高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解教学设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解教学设计，共11页。教案主要包含了知识与技能，力的合成，力的分解，矢量和标量等内容，欢迎下载使用。
人教版高中物理必修1教学设计 课题 力的合成和分解单元3学科物理年级高一学习目标一、知识与技能1．理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。2．理解合力与分力的等效性。　　3．掌握平行四边形定则的内容，会用它求两个分力的合力。4．通过平行四边形定则进一步理解合力与分力的大小关系。5．理解分力的概念，知道分解是合成的逆运算。6．会用平行四边形定则进行作图并计算。7．掌握根据力的效果进行分解的方法　   二．过程与方法：（1）通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法。（2）经历应用探究实验的方法来研究共点力合成的平行四边形定则。    三．情感态度与价值观：（1）在探究求合力的实验过程中，培养学生严谨的科学态度和团结合作精神。（2）培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。.重点1．合力与分力的关系。　　2．得出平行四边形定则的探究过程。　　3．平行四边形定则的应用　难点从代数求和到矢量求和的思维跨越。 教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课思考：如图放在地面上的小车受到四个力的作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？教师总结：用一个力的单独作用替代以上四个力的共同作用，而效果不变，上述问题就迎刃而解了。这就是我们要讲的力的合成。出示动画：小车受四个力的作用和一个力的作用时的运动。 学生思考讨论    创设情境，从而引出“等效替代”的思想，为引出力的合成做铺垫  讲授新课一、共点力的合成1、共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。2、合力和分力看下面图片说一说你观察到了什么？由此可得出什么结论？     水桶所受拉力示意图     吊灯所受拉力示意教师总结：两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水和一个大人单独用力F提着这桶水，都能产生让水桶保持静止的效果。用拉力为F的一根线悬挂吊灯和用拉力分别为F1、F2两根线悬挂吊灯都能产生使吊灯保持静止的效果。结论：由于F产生的效果和F1、F2产生的效果相同，所以 F是F1 、F2 的合力，F1 和F2 是F的分力。（1）合力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。出示图片：一个大人和两个小孩提水（2）分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。二、力的合成1、力的合成：在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成；2、同一直线二力合成出示动画：同一直线二力合成教师总结：思考：互成角度的两个共点力，如何得到合力的大小和方向呢？互成角度的两个共点力还是简单的加减吗？有没有什么可遵守的规律吗？实验:探究两个互成角度的力的合成规律1、实验目的探究分力与合力的关系，寻找求合力的方法。2、实验原理合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同。3、实验器材方木块、白纸、弹簧称(两个) 、橡皮条、细绳、三角板、刻度尺、图钉4、实验步骤（1）在桌面上固定一个贴有白纸的方木板，用图钉把橡皮筋的一端固定在板上靠近顶端中点的A点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套。出示图片（2）用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置Ｏ。出示图片（3）用铅笔从Ｏ点沿着两绳的方向画直线，作出两个力Ｆ1和Ｆ2的图示。（4）只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置Ｏ点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，作出这个力Ｆ的图示。研究这三个力的大小及方向的关系. 出示图片实验注意事项：①弹簧秤使用前要先调零；②弹簧秤拉长方向和所测拉力方向应保持与木板平行；③弹簧、指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位卡发生磨擦。  出示：力的合成的平行四边形定则视频5、实验结论两个力的合成教师总结：实验表明，在两个力合成时，以表示这两个力的有向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。这个规律叫作平行四边形定则。注意:作图要准确，两个分力F1、F2和合力F要画成实线并标有箭头，平行四边形的另外两条平行线必须画成虚线。思考与讨论1： 观察下面不同角度下F1、F2合力，由此可得出什么结论？由此可推断合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何? 教师总结：①互成角度的二个共点力如果保持大小不变，它们的合力将随夹角的增大而减小；②合力有可能大于或小于或等于任何一个分力。③ F1、F2同向合力最大，反向合力最小。④合力大小范围   ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2思考讨论2：如果两个以上的共点力作用在一个物体上，怎样应用平行四边形定则求出它们的合力？先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。三、力的分解1、力的分解：在物理学中，我们把求一个力的分力的过程叫作力的分解。思考讨论1：如果上述实验中，先只用一只弹簧秤，然后再用两只弹簧秤通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O，你能得到什么结论？由于各个力的数据都没有改变，因此，力的分解也遵从平行四边形定则。思考讨论2：如果没有限制，同一个力 F 可以分解为多少对分力？若没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。2、力的分解方法——按作用效果（1）物体受到斜向上拉力F的分解F的作用效果： ①水平向右拉物体；②竖直向上提物体。（2）斜面上物体重力的分解重力G的作用效果：①使物体沿斜面向下滑；②使物体垂直向下压紧斜面典型例题【例题1】某物体受到一个大小为32 N的力，方向水平向右，还受到另一个大小为44 N的力，方向竖直向上。求出这两个力的合力的大小和方向。解法1：通过作图求解解： 选择某一标度，例如用1 cm长的线段表示10 N的力。根据题意，作出二力合成的平行四边形。表示F1 的有向线段长3.20 cm，表示F2 的有向线段长4.40 cm。用刻度尺测量后得知，表示合力 F的对角线长为5.44 cm，则F＝5.44 cm×10 N/cm＝54.4 N用量角器测得合力F与力 F1 的夹角为54°。合力的大小为54.4 N，方向与力F1 的夹角为54°。解法2：计算法合力的大小为54.4 N，方向与力F1 的夹角为54°。【例题2】如右图所示，光滑斜面上的物体的重力分解为F1、F2两个力，下列说法正确的是(　    　)A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜面的压力；B．物体受到重力mg、N、F1、F2四个力的作用；C．物体只受到重力mg和斜面支持力N的作用；D．N、F1、F2三个力的作用效果与mg、N 两个力的作用效果相同。答案： CD四、矢量和标量1、力的合成，按平行四边形定则来确定合力的大小和方向。2、位移合成时也遵从平行四边形定则。一个人从A 走到B，发生的位移是AB，又从B 走到C，发生的位移是BC。在整个运动过程中，这个人的位移是AC，AC是合位移。 3、矢量既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。4、标量只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我们学过的物理量中，质量、路程、功、电流等都是标量。课堂练习1、有两个力，一个是10N，一个是2N，这两个力的合力的最大值是————最小值是————它们的合力范围————————答案：12、8、 8≤ F ≤ 122、已知两个相互垂直的力的合力为50N，其中一个力的大小为40N，则另一个力的大小为（      ）A. 10N B. 20N C. 30N D. 40N答案： C3、关于力的分解，下列叙述中正确的是(        )A. 8 N的力可以分解为两个8 N的分力B. 8 N的力可以分解为两个3N的分力C. 8 N的力可以分解为13 N和4 N的两个分力D. 8 N的力可以分解为16 N和7 N的两个分力答案：A4、如图所示，一个重60N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F=20N的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为（　　）A．0N B．40N，方向竖直向下C．40N，方向竖直向上 D．80N，方向竖直向上答案：A拓展提高1、两个共点力F1、F2、的合力为F，下列说法中正确的是  (     )
A、合力F一定大于任一个分力     
B、合力的大小既可能等于F1，也可能等于F2
C、合力F有可能小于任一个分力   
D、合力F的大小随F1、F2、间的夹角增大而减小答案：BCD2.下列说法中正确的是（     ）A. 两个力的合力一定大于这两个力中的任意一个力B. 两个力都增大，则其合力也增大C. 物体受到三个大小均为10N的力，不可能处于匀速直线运动状态D. 分解一个力可以有无数个分解方法，但每一个分解方法都遵守平行四边形定则，因此分解力要按力的作用效果来进行分解答案：D    观察图片      学生观察图片思考讨论                      学生观看动画同一直线二力合成             学生掌握实验目的、实验原理、实验器材、实验步骤，并进行实验操作最后在老师的指导下得出实验结论                           学生阅读理解平行四边形定则        学生观察下面不同角度下F1、F2合力，回答问题   学生记忆理解      学生思考讨论        学生阅读课文回答问题    学生思考论       物体受到斜向上拉力F的分解，学生动手画出力的分解      斜面上物体重力的分解学生动手画出力的分解      学生通过作图求解合力的大小             学生利用计算法求合力          学生练习              学生阅读课文说出矢量和标量         学生练习                    帮助学生理解共点力的概念     锻炼学生的合作交流能力以及总结能力为理解合力和分力打下基础                   学生在初中时就已有知识基础，对于同一直线上两个力的合成进行巩固            让学生敢于参与实验，乐于探索，培养学生应用知识解决问题的能力。培养学生共同协作、相互交流的品质和动手操作能力。                           掌握力的合成定则         锻炼学生的观察总结能力。     掌握力的合成的特点     锻炼学生的逻辑思维能力       锻炼学生的自主学习能力    锻炼学生的逻辑思维能力             掌握力的分解方法：按作用效果           巩固力的平行四边形定则              拓展学生的思维能力          巩固力的分解知识             矢量相加遵从平行四边形定则          巩固所学知识                   课堂小结1、力的合成符合平行四边形定则（1）合力大小范围   ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2（2）合力有可能大于或小于或等于任何一个分力。（3）互成角度的二个共点力如果保持大小不变，它们的合力将随夹角的增大而减小；2、力的分解符合平行四边形定则力的分解方法——按作用效果3、矢量既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。4、标量只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。梳理自己本节所学知识进行交流根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。板书一、共点力的合成1、共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。2、合力和分力二、力的合成1、力的合成：求几个力的合力的过程叫作力的合成；2、力的合成符合平行四边形定则3、合力大小范围   ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2三、力的分解1、力的分解遵守平行四边行定则。2、通常按力的作用效果来进行力的分解。四、矢量和标量1、矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则。2、标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则。