高中物理人教版 (新课标)必修14 力的合成教案设计

3.4.1  力的合成

★三维目标

（一）知识与技能

1、掌握力的平行四边形定则，知道它是力的合成的基本规律。

2、初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力；能从力的作用效果理解力的合成、合力与分力的概念。

3、会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围，会用直角三角形知识求合力。

（二）过程与方法

1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；

2、培养学生动手操作能力、物理思维能力和科学态度、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力、表达能力。

3、培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。

（三）情感、态度与价值观

1、培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。

2、培养学生热爱生活、事实求是的科学态度，激发学生探索与创新的意识。

3、培养学生合作、交流、互助的精神。

★教学重点

1、通过实验归纳出力的平行四边形定则

2、力的平行四边形定则的理解和应用。

★教学难点

1、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力

2、合力与分力间的等效替代关系，尤其是合力的大小与两个分力间夹角的关系。

★教学方法

1、创设情景，引导启发，让学生体会并接纳等效观点，从而得出合力、分力的概念。

2、实践体验，实验探索，归纳总结，从而得出平行四边形定则。

★教学用具：

多媒体、总重力为200N的一桶水（依情况而定）、合力与分力关系模拟演示器（磁性黑板、带磁铁的滑轮、钩码、橡皮筋（带细绳套）、实验器材（学生分组实验用）；方木块1块、弹簧秤2个、橡皮筋1条，20cm细线1条（两端打好套）、白纸1张、图钉几个、三角板一对

★教学过程

（一）引入新课

教师活动：请两位同学到讲台前，让一位同学提起重为200N的一桶水，请下面同学分析该同学施加的提水的力为多大？然后请两同学一起提起水桶，请同学们一起分析提水桶的有几个力？从效果上看跟刚才用一个力提一样吗？

学生活动：学生观看两位同学的操作，同时考虑并回答教师的问题。

学生回答：效果是一样的。

点评：通过实践体验，让学生体会一个力的作用效果与两个或更多力的作用效果相同、目的是激发学生学习兴趣，引导学生体会等效观点。

教师活动：引导学生思考：生活中还有哪些事例是说明几个力与一个力的作用效果相同的？

学生活动：学生思考讨论列举实际例子：用两条细绳吊着日光灯、很多只狗拉着雪撬前进、抗洪救灾中解放军搬沙袋、打夯等。

点评：通过列举生活中的实例，进一步体会一个力可以与几个力的作用效果相同。培养学生观察生活的能力，同时激发学生对生活的热爱。

教师活动：启发引导同学找出这些例子的共性，给出合力和分力的概念。

学生活动：积极思考，领会合力、分力的等效替代关系。

（二）进行新课

1、力的合成

    一个力与几个力产生了同样的效果,可以用这一个力代替那几个力,这一个力是那几个力的合力，那几个力是这一个力的分力。

    当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。求几个力的合力的过程叫做力的合成。下面我们就来探究一下求几个力的合力的方法。

教师提问：那么如何才能求出几个力的合力呢？也就是说合力与分力之间有什么关系？

教师活动：教师出具合力与分力关系模拟演示器，告诉学生有关的器材，以及实验的目的，让学生自己设计一个实验来探究求合力的方法（学生可能提出好多不同的设计方案，教师要引导学生选择其中的最佳方案）。教师可提出如下问题：在这个实验中合力与分力等效的标志是什么？（橡皮条的伸长量相等）然后教师可让学生（2－3人）自告奋勇去前面操作，下面的学生观察，引导学生找出操作同学的不妥之处。在实验结果的处理时，引导学生先做出各力的图示，让操作的同学和下面同学一起讨论合力与分力之间的关系。（学生此时也可能有很多种猜想，比如：把两个力直接加起来等。教师可参与学生的讨论，筛选出有一定道理的猜想）

学生活动：根据老师出示的合力与分力关系模拟演示器，思考：在这个实验中研究什么问题？在这个实验中合力与分力等效的标志是什么？用什么样的方案去探究？然后与邻近的同学交换一下意见。

学生代表到前面去做实验的时候，同学们要认真观察，并与自己设计的方案相比较，看哪个方案更好一些。同时要找一下前面同学的操作有无不恰当的地方，并友好地提出来。当操作的同学根据实验结果画出力的图示时，同学们要积极思考：合力与分力的大小是什么关系，并形成自己的猜想结论。

实验演示：两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码，拉力分别为和，再用一个弹簧秤悬挂同一个钩码，拉力为。

分析：和共同产生的效果与力产生的效果是相同的，即均可使钩码处于静止状态，由于力产生的效果与力和共同作用产生的效果相同，力就叫做力和的合力，这种等效代替的方法是物理学中常用的方法。

进一步实验：

实验设计：一根橡皮条，使其伸长一定的长度，可以用一个力作用，也可以用2个力和同时作用，如能想办法确定和以及力的方向，就可知与和间的关系。

演示：将如图所示的实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上。

橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿着直线伸长了EO这样的长度，若撤去和用一个力作用在橡皮条上，使橡皮条沿着相同的直线伸长相同的长度，则力F对橡皮条产生的效果跟力和共同作用产生的效果相同，力F等于和的合力，在力和的方向上各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力和的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的长度表示F的大小。

问题：由此看来，求互成角度的两个力的合力，不是简单的将两个力相加减，那么互成角度的两个力是不是可以用和的有向线段为邻边所作的平行四边形的对角线来表示呢？

学生实验：将白纸钉在方木板上，用图钉固定一橡皮条，用两只弹簧秤同时用力互成的沿规定方向拉橡皮条，使橡皮条的另一端伸长到O点，记下此时弹簧秤的读数，这就是分力的大小，再用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮条拉到位置O，弹簧秤的读数就是合力的大小，细绳的方向就是合力的方向。用力的图示作出这3个力观察找出3个力之间的关系。

结论：总结平行四边形定则：求互成角度的两个力的合力，可以用表示两个力的有向纯然为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这就是平行四边形定则。如上图所示。

点评：探究力的合成的平行四边形定则，培养学生实验探究的能力。

学生对于合力和分力的大小关系的猜想，教师应当充分尊重，而不要怕麻烦，要让学生的实验探索落到实处。教师在教学中会发现：学生的思维有时很睿智，教师时常会有惊喜的发现。

教师点评：学生的猜想是否正确，教师要给学生验证的机会：让学生进行分组实验，测量三组数据，处理完后得出自己验证的结论，即原来的猜想是否正确。让学生自己选出各组的代表，把实验的情况进行汇报，教师和学生一起进行归纳总结。最后得出求合力的方法一一平行四边形定则。

在上述过程中教师要引导学生对各组的操作情况、数据处理、语言表述等进行评价和分析。

学生活动：根据学生自己的猜想，利用课桌上仪器进行实验验证，测量三组数据进行处理，看结果如何。（实验过程中同学之间要团结协作，密切配合），各组的学生代表要在同学们面前陈述本组的实验结论，和其他组的情况相比较，最后全班同学一起得出求合力的方法。

点评：验证探究的结果是否正确。培养学生科学的思维方法——探究、验证，以及严谨的科学态度。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，计学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）课堂练习

☆关于合力与分力关系的理解

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、合力的大小既可等于F1，也可等于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

☆关于合力的大小范围

2、两个共点力的大小分别为F1=15 N、F2、=9 N，他们的合力不可能等于

A、9 N

B、25 N

C、6 N

D、21 N

3、两个共点力的合力最大为15N，最小为5N，则这两个力的大小分别为            N和       N 。

五、布置作业

l、还有没有更好的方案来验证力的合成的平行四边形定则？

2、你身边还有没有物体受共点力的例子？试举出来。

3、课后完成课本上第67页的练习第1、2题做在本上。

4、思考：合力与分力之间的关系。

六、板书设计

1、合力：一个力与几个力产生的同样的效果，可以用这一个力代替那几个力，这一个力是那几个力的合力，那几个力是这一个力的合力。

2、力的合成：求几个力的合力的过程叫做力的合成

3、求的合成法则：平行四边形定则

七、教学体会