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1、高中组物理 人民教育出版社 高一物理必修第三章第四节力的合成 课时力的合成教学案例教学内容分析“力的合成”是人民教育出版社出版的物理必修第三章第四节的内容，主要包括：分力、合力及力的合成的概念；平行四边形定则及其适用条件。学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法，在第一章也已经初步接触到位移的矢量合成，只不过是没有具体指明这是矢量运算。本节内容进一步介绍矢量运算的普遍法则平行四边形定则。这个定则是矢量运算的工具，故本节内容同样是高中物理的“基石”。教科书用简单的语言和一幅卡通图引入了合力、分力的概念及等效替代的物理思想。将求合力的方法平行四边形定则，由传统教材的验证实验改成探究
2、实验。原来的写法把实验的结论告诉学生，而本教科书让学生自己进行实验探究最终得出结论。为了降低探究的难度，书中写出了实验时要注意的个问题，以及“建议用虚线的箭头端分别与两个合力的箭头端连接”等话语突破学生的思维障碍。教科书通过“思考与讨论”栏目让学生知道合力与原来两个分力夹角的关系，最后通过两幅生活中的插图说明了共点力的概念。学情分析本节是必修第三章第四节内容，在前面又刚刚学习了重力、弹力、摩擦力，对物体的受力有了一定的认识，比较初中所学知识有更深刻的理解和认识，这节课对他们来说是进一步研究所必须的。在这之前学生通过运动学的知识已经知道将所有的物理量可分为矢量和标量，知道矢量的特点，但对矢量运算
3、没有任何感性认识，也没有任何生活经验可借鉴，他们习惯的是只有大小没有方向如质量、体积等物理量之间的代数运算 。所谓“万事开头难”，力的合成法则对高一学生来说是一个难关，而一旦过了这个坎，则是学生认识上的一次质的飞跃。设计思路本节课在知道合力、分力和力的合成概念的基础上重点以实验探究为主。为了让学生更好地体验科学探究的方法和过程，改变学生的学习方式，培养其良好的思维品质，本节课设计思路如下：通过两幅图片引出合力、分力和力的合成概念体会“等效替代”的思想创设物理情境提出问题设计方案分组实验对实验结果分析讨论得出结论（平行四边形定则）简单扩展多力合成情况。在整个教学过程中教师主要起到“引导”与“参与
4、”的作用。教学目标知识与技能：、从力的效果的“等效”角度理解分力、合力的意义、知道力的合成遵循平行四边形定则过程与方法：、通过学习合力与分力的概念了解物理学常用的方法等效替代法、初步了解科学探究方法并体验科学探究过程情感态度与价值观：、在探究过程中培养学生严谨的和实事求是的科学态度、在探究过程中，使学生懂得合作与交流在学习与科学探究中的重要性教学重点学习科学探究方法，体验科学探究过程，改变学生的学习方式教学难点探究实验的设计与实施教学过程多媒体屏幕上展示几张关于生活中常见事例的图片图片一：一个男同学将一桶水从地面提起和两个女同学共同作用将同一桶水从地面提起。图片二：用一个力将一端固定的轻弹簧拉
5、伸到某一长度和两个力共同作用将同一根一端固定的轻弹簧拉伸到同一长度。图片三：在平直的工路上用一匹马单独拉一辆车和用多匹马共同拉这辆车。图片三图片二图片一让学生分析以上几种情况中力对物体产生的作用效果。教师总结：在以上几种情况中有一个共同的特点是几个力共同作用在物体上与一个力单独作用在物体上时对物体产生的作用效果相同。引出合力、分力的概念，强调合力与分力的等效性并进一步得出力的合成的概念。一、合力、分力、力的合成（板书）、合力、分力：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以相互替代，这个力称为那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。（板书）、合力与分力具
6、有等效替代关系。教师：在实际生活中大多数物体都是受多个力作用，但为了处理问题方便常用一个力来取代这多个力，既用合力来取代分力，这就需要已知分力求合力，我们把这个过程叫力的合成。这节课主要探究二力合成的方法。（板书）、已知分力求合力叫力的合成。二、探究力的合成的方法问题一：放在水平面上的物体分别用的力平向右拉和的力水平向右推，求这两个力的合力。学生：问题二：上述情况中若向左，则合力又是多少学生：教师：同一直线上的两个力、合成时（板书）、同向时：合+，方向与、的方向相同。（板书）、反向时：合，方向与较大力的方向相同。问题三：若、成角时合力又是多少呢？实验探究一：如图所示，假如这桶水的重量是200，
7、两个孩子合力的大小一定也是200。现在的问题是：如果两个孩子用力的大小分别是、，和两个数值相加正好等于200吗？实验器材：两个弹簧称、重的重物让两个学生到讲台上操作）、用一个弹簧称悬挂重物待稳定后读出其示数）、用两个弹簧称同时互成角度的悬挂同一重物待稳定后读出两弹称的示数实验结果：用一个弹簧称时其读数即不等于用两个弹簧称时的读数之和也不等于它们的读数之差。教师：产生这种现象的原因是力是即有大小又有方向的矢量，所以力的合成不能象时间、质量等标量那样简单的相加减，那它究竟遵循什么规律呢？ 实验探究二：如何设计一个实验求互成角度的两个力F1、F2的合力？（学生实验）每两个学生一组，每组器材有：方木板
8、(1块)、弹簧秤(2个)、橡皮筋(1条)、8开白纸(1张)、50cm细线(1根)、图钉(4个)、有刻度的三角板(2个)、记号笔(1支).教师（引导）：我们是否可以借助前面图片二的思想来设计这个实验呢？设计的过程中思考这样几个问题： ）、选谁为研究对象？）、怎样才能保证两次作用效果相同？）、需要记录什么？怎样记录？）、实验步骤怎样？学生讨论后，找同学上讲台讲一讲探究方案学生：本实验以橡皮筋为研究对象，为保证两次作用效果相同可将橡皮筋一端固定，先用两个弹簧称将其拉伸到某一长度，记下两弹簧测力计的示数和两个力的方向，再用一个弹簧称将橡皮筋拉伸到同一长度，再一次记下弹簧测力计的示数和力的方向。这一个力
9、就是那两个力的合力。比较两个分力与其合力的关系。（此处学生可能回答不够全面，再找其他同学加以补充，补充过程中教师给以一定的提示）学生：用我们现有实验器材完成这个实验时：首先将方木板放在水平桌面上，用图钉将白纸固定在方木板上，并将系有细绳的橡皮筋一端固定，接下来用两个弹簧称将其拉伸到某一长度，记下两弹簧测力计的示数和两个力的方向，再用一个弹簧称将橡皮筋拉伸到同一长度，再一次记下弹簧测力计的示数和力的方向。比较两个分力与其合力的关系。（教师给予肯定后让学生动手进行实验探究）学生会得出与实验探究一相同的结论：互成角度的两个力的合力即不等于两分力之和也不等于两分力之差，但又不能找出其关系。教师引导学生
10、用图示法表示出合力和分力，学生完成后虽然还是找不到规律，但教师可以引导学生转移研究问题的方向：将研究三个力的关系问题转化成研究三条有向线段的关系问题。（此时会有一些学生连接出一些几何图形，但大多数同学还是束手无策）教师建议学生用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接学生连接后会有人回答出是平行四边形，但也有同学不同意此观点。教师引导学生以表示两个分力的线段为邻边作出规范的平行四边形，再连接两邻边所夹的对角线与表示合力的线段比较。学生结论：连接出来的四边形和作出来的四边形在误差允许的范围内是重合的。教师总结：经过前人大量精细的实验最后确认两条虚线和两个分力组成的图形是平行四边形得出平行四边
11、形定则。（板书）、平行四边形定则：两个力合成时，以表示两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个法则叫平行四边形定则。（板书）、平行四边形定则适用于所有的矢量合成和分解的情况。例、力45，方向水平向左。力60，方向竖直向上。通过作图求这两个力的合力的大小和方向。解析：）选择标度，用1cm代表15。）用三角板作出两个力的图示。）作出和两个力大小相等的平行线，完成平行四边形。）连接两力之间的对角线，即表示合力。）用刻度尺量出对角线的长度。）通过比例关系求出合力的大小。）用量角器量出合力与分力之间的夹角，得到合力的大小是75，与45的力的夹角是53。问题四：在
12、上述例题中如果改变两个力间的夹角，合力将怎样变化？学生思考后教师用平行四边形演示器演示，学生观察：观察到当两力夹角变大时合力变小，反之合力变大。教师总结：当两个分力大小不变时，它们的合力随夹角的变大而变小，随夹角的变小而变大。且夹角为1800时合力最小，最小值为两力之差，夹角为00时合力最大，最大值为两力之和。（板书）、两个力合成时：+问题五：二力合成时用平行四边形定则，那么三个力或三个以上力合成时怎样处理呢？学生思考后回答：可以先合成任意两个力，再将此合力跟第三个力合成。教师总结：求三个或三个以上力的合力时，可以先求出任意两个力的合力，再将此合力跟第三个力合成，直到将最后一个力合成为止。且求
13、多个力的合力时，与求解顺序无关。三、共点力学生自行阅读教材63页共点力知识部分得出共点力的概念教师总结：（板书）、共点力：几个力作用在物体的同一点上或者虽然不是作用于同一点上，但它们的延长线交于同一点，这样的一组力叫做共点力。（板书）、力的合成的平行四边形定则只适用于共点力合成的情况。例、关于两个大小不变的共点力1、2与其合力的关系，下列说法中正确的是（ ）、分力与合力同时作用在物体上、分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同、的大小随1、2间夹角的增大而增大 、F的大小随1、2间夹角的增大而减小、F的大小一定大于1、2中的最大者、F的大小不能小于1、2中的最小者答案
14、：课堂小结：、通过合力和分力的概念掌握在物理学中等效替代的思想。、通过实验探究掌握矢量合成法则平行四边形定则，并能应用平形四边形定则对力进行合成。板书设计：一、合力、分力、力的合成、合力、分力：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以相互替代，这个力称为那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。、合力与分力具有等效替代关系。、已知分力求合力叫力的合成。二、探究力的合成的方法、同向时：合+，方向与、的方向相同。、反向时：合，方向与较大力的方向相同。、平行四边形定则：两个力合成时，以表示两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个法则叫平行四边形定则。、平行四边形定则适用于所有的矢量合成和分解的情况。、两个力合成时：+三、共点力、共点力：几个力作用在物体的同一点上或者虽然不是作用于同一点上，但它们的延长线交于同一点，这样的一组力叫做共点力。、力的合成的平行四边形定则只适用于共点力合成的情况。课堂练习：、下列说法正确的是( ) 、共点力的合成遵循平行四边形定则 、合力与它的两个分力是等效代换关系
