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1、第一章第五节：力的合成四川省米易中学物理组 冯时维教材分析：一、教材内容分析本节是人教版高一物理第一章第五节内容，这一章学生学习了力、重力、弹力、摩擦力，学生已初步具备对简单受力物体的受力分析后，要分析物体受几个力共同作用下的运动状态就需要学习本节知识力的合成，学生在初中只学习了简单的共线二力合成，忽然接触到本节的不共线二力合成时要由平行四边形定则进行合成。合成方式比较抽象，给学生的学习造成一定的困难为了锻炼学生的协作能力、动手能力和思考问题能力，本节课还要学生共同参与的实验。该实验然而力的合成是力的分解、力的正交分解及牛顿第二定律等知识的基础，所以一定要在本节知识上下足功夫，让学生把知识掌握
2、牢固。二、教学对象分析：学生刚从初中进入高中，其学习方法还停留在初中的知识主要靠记忆的学习方式，所以在这一时期我们的教学不仅仅是知识的传授，还要注意教会学生学习物理的学习方法和培养学生学习物理的兴趣。三、教学环境分析：在教室里安装了投影仪设备都可以用，由于本节的演示实验可以用探究性实验也可以是验证性实验，但考虑到本堂课容量很大，既要考虑节约时间还要便于操作，所以采取用验证性方式进行。但实验要求学生参与还要让每一个学生看清实验的每一个细节。“一支粉笔加张嘴”的常规教学方式很难讲给学生讲明白，但如果加入多媒体讲解本节知识，引入两个力的合成动画课件，把合成时的规律及合力与分力间关系非常直观的展现出来
3、，把实验过程投影出来，使学生理解实验原理；再在读数时直接用展示台上的摄像头拍摄全过程，以便于每一个学生都能清楚的看到实验的全过程。学生认为难以理解比较抽象的地方理解起来就变得很简单了。在画平行四边形求合力时，学生要犯很多细小错误，在上课时一一纠正几乎不可能，所以要用到展示台投影把学生练习时的典型错误投影出来统一纠正。这样操作可以达到面批面改和让学生共同参与纠错的双重作用。教学目标： 一、知识目标： 1理解合力、分力与力的合成的概念。 2了解矢量、标量的定义。 3掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。 4要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。 二、能力目标：1培养学生动手能力、合作能
4、力、物理思维能力。2掌握“等效代替”的思想并能在实际生活中应用该思想。 三、情感目标： 1给学生树立信心，在困难中敢于面对，主动寻找解决问题的方法。2在实验的过程中，掌握正确的方法，结果要符合实验数据，培养学生实事求是的精神。教学重点：（1）用作图法求合力 （2）理解合力与分力的关系教学难点：（1） 用作图法求合力（2） 合力与分力的关系教学方法： 教授法、实验法、演示法教学用具： 多媒体器材、橡皮筋、封装胶布、弹簧秤、细线、三角板、量角器课时安排：1课时学习目标: 1、知道共点力的概念 2、知道合力和分力是从力的效果的角度区分 3、掌握平行四边形定则，它是力的合成的基本法则 4、会用图示法求
5、共点力的合力 5、知道矢量和标量的概念，知道它们有不同的运算规则。九、教学过程：导入新课（投影仪投影拔河、提水及灯线图片）通过拔河图片展示把学生引入到“作用力”的场景中来。展示提水图片时（问）大家在家帮不帮父母做家务？当看到母亲提水累了，我们想去帮忙提，但一个人力气又太小，那我们就可以采取两个人一起提来达到同样的效果。虽然采取的方式不同，但达到的效果是一样的。我们把这种方式不同但效果相同的代替叫做“等效代替”。（投影仪投影路灯拉线图片）在生活中我们常用“等效代替”来解决实际问题，比如，在没有发明电灯之前我们走夜路可以用火把照明，发明电灯后我们可以用电筒来等效代替火把照明，当然还可以给马路安装探
6、照灯。在安装探照灯时，我们可以用两根绳子产生的两个斜向上的拉力把一盏电灯吊在灯杆上。我们也可以用一根绳子来“取代原来的两根绳子，用物理力学来分析，也就是用一个力来等效代替两个力。那我们把这两个被F取代的（F1、F2）叫F的分力；把用来等效代替F1、F2的F叫作F1、F2的合力。F与F1、F2的关系也就是等效的代替与被代替关系。一、 几个基本概念1.合力、分力（投影仪投影）用一个力F来等效代替几个力时，被代替的几个力叫F的分力，用来代替的F叫这几个分力的合力。黑板板书：一、合力与分力（问）实际生活中物体往往会受到多个力的作用，力太多了我们研究起来难免会觉得复杂，那我们能不能求出一个合力来等效代替
7、这些分力，从而简化分析过程呢？（答）：能2.力的合成（投影仪投影）求几个已知分力的合力叫力的合成。 黑板板书：二、力的合成如果几个力没有作用在同一物体上的分散力，我们也无法用一个合力来等效代替这几个分力。比如同学们都往教室外跑，我要想把你们拉回来，那我到底拉那个的是。所以我们要把分力合成的话，这些力必须要是共点力。 （问）那什么又是共点力呢？（让学生思考片刻后投影仪投影“共点力”图片，再引导回答）顾名思义就是共同作用于一点，或作用线相交于同一点的一组力。3.共点力（投影仪投影）：共点力：如果几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力。黑板板书：三、共点力二、力
8、的合成原则 力要怎么合成呢？我们先从简单的二力合成入手，请大家回忆一下初中的知识，初中已经学过共线的二力合成，即方向相同或相反的合成。 （投影仪投影）：1.二力合成：（1） 共线二力合成：例1：两个共点力F1 =4N; F2 =9N。（1）当它们方向相同时，合力为多大？ （2）当它们方向相反时，合力为多少？ ， 结论： A、方向相同的二力合成： F= F1 + F2 方向与二力的方向一致。B、方向相反的二力合成：F=F1 - F2 方向与二力中较大的力方向一致。（2）不共线的二力合成：例2: 已知两个互成90度的分力，其中F1=30N，F2=40N，用作图法求这两个分力的合力为多少？像这种不共
9、线的两个力要怎么合成呢？是不是也像共线二力合成一样合力就等于70N呢？ （视学生具体回答的答案引导答）：不是，要怎么合成呢？黑板板书：四、力的合成（一） 共线二力合成（二） 不共线二力合成（动画演示）展示一个用两个力拉弹簧和一个力拉弹簧的动画引导出“分力于合力的等效代替”思想。从分力于合力的图示中直接给出平行四边形定则。牛顿之所以有那么大的成就，他说是因为他站在巨人的肩上，那我们也来站在前人肩上，看前面科学家们是怎么合成不共线的分力的。物理学家们经过大量准确的实验证明：如果用表示两个共点力F1 ， F2的线段为邻边做平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。这
10、叫做力的平行四边形定则。（投影仪投影）：平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1 ， F2的线段为邻边做平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。这叫做力的平行四边形定则。平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1 F2的线段为邻边做平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。不共线的二力合成是否遵循平行四边形定则？让我们做个实验来画出力的图示来验证力在合成时遵循平行四边形是否正确。要想从走长征路是非常困难又费时间的事，今天我们只一起来做个实验验证一下。实验过程：用事先粘贴在黑板上的橡皮筋做力的合成实验。实验时的注意事项;橡皮筋的
11、自然伸长时的“O”点要记下。用两把弹簧秤拉伸时要保证细绳与弹簧秤的拉勾要在一条线上。（斜拉时发出的吱吱声表明有摩擦力）拉力大小不要超过弹簧秤量程，弹簧秤要与黑版面平行。记录时要记下两分力的大小和方向。画平行四边形时，不是真实存在力的线段用虚线表示。实验顺序：用两把弹簧秤把橡皮筋从“O”点拉长到“O”点，按紧弹簧秤；记录下，细线的方向和两个分力的大小。撤去其中一把弹簧秤，用一把弹簧秤把橡皮筋同样从“O”点拉长到“O，”，记下此时细线的方向和力的大小。用直尺画出一个共用标度。用力的图示法作出F1 ， F2 及 F连接两个分力与合力的箭头顶点。总结得出结论：由分力为邻边画出的平行四边形，分力夹角上的
12、对角线可以表示两分力的合力。（情感引导）同学们为什么会得出错误的答案呢？问题就在于我们并不知道的事物规律，却用别的规律来类似归纳。在生活中固然有很多时候我们可以用类似归纳，但这种方法不一定可靠，所以我们要严谨的态度对待科学，不能什么都用，好像是这样、可能是是这样。三、不共线二力合成的方法1.作图法: 1、根据分力实际大小制定出共用标度。 2、根据分力的大小及方向画出分力的力的图示。 3、以两分力图示为邻边画出平行四边形。（箭尖用虚线连接，因为不是真实存在的力） 4、画出分力夹角上的对角线。 5、用直尺量出对角线的长度，再根据标度确定出合力的大小。 6、用量角器量出合力的方向夹角。(用什么方法？
13、量角器测量)优缺点：可以求任意夹角的合力；但因为作图时误差较大，使得求出的合力的误差较大。在回过头去解前面出现的例2.例2: 已知两个互成90度的分力，其中F1=30N，F2=40N，用作图法求这两个分力的合力为多少？ 2.几何知识法如果能通过几何知识方法求得两分力为邻边组成的平行四边形的对角线，就能求出合力的大小。如上图中我们可以根据几何知识勾3股4弦5得出合力为50N。书上“思考与讨论”有这么一个问题：有两个力F1 和 F2，请自行设定它们的大小，用作图法求出它们之间的夹角为0度，60度，90度，150度，180度时合力F的大小。让学生同桌间一人用作图法求60度、90度、120度的合力，一
14、人用几何法求合力。比较那个同学的速度更快，那个同学得出的结果更准确。 优缺点：求出的合力准确，但当夹角不特殊时不容易求。 （本节整合点二）投影学生上课是举手问问题的场景，本节课在画图时要注意很多的细节问题，学生在初学画图时不能把握细节是很普遍的问题，所以在课堂练习时老师要注意辅导学生，但全班学生都有问题时，但老师到底该辅导谁。但是当我们引入多媒体后，把学生课堂练习收上来，找出一些典型错误作业本放到展示台上当面批改，这是展示台的第二大功效。可以使学生很快学会又好又快的画图。3.多个分力的合成 采取逐次合成法合成。（用动画课件演示）二力合成中，合成一次两个力就变成一个力了，即每合成一次就要减少一个
15、力。（投影仪投影）例3：有三个共点力，其中F1=2N, F2=4N; F3=2N,且F1与F2反向，F1与F3垂直。求这三个分力的合力为多少？ 四、互成角度的两个分力与合力的关系（投影仪投影）（投影仪投影）例4：有两个力，一个是8N，一个是12N，合力的最大值等于 20N ，在分力的夹角为 0 时取得；最小值等于 4N ，分力夹角为 180 时取得。例5：下列哪组力的合力可能为3N（ B ） A、 3N ;8N B、10N ;12N C、40N; 20N D、10N ; 5N五、小结 （投影仪投影）1、一个物理思想：等效代替2、一个定则：所有的矢量合成都遵循平行四边形定则。3、两种方法：作图法：直观明了、误差较大
