高中物理人教版 (新课标)必修14 力的合成教案

4、力的合成

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、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。

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：学生思考讨论可能列举实际例子：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，及什么是力的合成。

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

复习初中内容：俩个共线的力的合成，利用屏幕给出。

1、力的合成

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。

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（为学生的聪明而高兴）。

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。

教师活动：教师提问：请同学们用比较准确而又简捷的语言表述出平行四边形定则。

学生活动：积极思考并回答老师的问题。

点评：概括得出平行四边形定则，培养学生抽象和概括的能力。

教师活动：教师提出如下问题：力F1＝45N，方问水平向右。F2＝60 N，方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。若F1和F2的方向相反（夹角为180°），求其合力的大小和方向；若F1和F2的方向相同（夹角为0°），情况又怎样？

进一步引导学生思考：两个力F1、F2、的合力F的大小和方向随着F1、F2、的夹角变化而如何变化？

          学生得出结论后，教师可出示多媒体课件演示：

θ= 0°；0°<θ<90°；θ= 180°；90°<θ<180°；θ从0°到180°变化，合力F的大小变化。

什么情况下合力最大？最大值为多大？什么情况下合力最小？最小值为多大？

合力F是否总大于原来两个力F1、F2、？

当F1、F2、相等时：θ= 0°；θ<60°；θ= 90°；θ=180°的情况。

学生活动：解答老师提出的问题、注意做题态度要严谨认真。

思考：两个力F1、F2、的合力F的大小和方向随着 F1、F2、的夹角变化而如何变化？合力F的大小在一个什么样的范围内变化？

认真观察老师提供的课件内容，印证自己得到的结论。

点评：寻找合力F的大小和分力F1、F2、间夹角的关系，培养学生应用知识的能力以及发散思维的能力。

教师活动：教师启发学生思考：在上述问题中，即：F1＝45N，方问水平向右。F2＝60 N，方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。能否不用图示法而用其它的方法求？如何求？

学生活动：学生思考后回答：可以。可以用直角三角形的边角关系求解。

然后学生计算求出。

点评：方法扩展，培养学生解决问题的能力。

不论是多么重要的结论，教师都不要取代学生，一切的思维活动教师都要巧妙引导，让学生得出。

教师活动：教师在学生初步知道求两个力的合力的方法后进一步提出拓展问题：一般情况下物体都受到多个力作用，那么如何求这些力的合力？

学生活动：学生思考教师提出的问题，然后不难想到：可以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。

点评：由两个力合成扩展到多个力合成，培养学生发散思维能力和创新能力。

2、对“共点力”的学习

教师活动：教师让学生自学共点力的概念，然后让学生回答如下问题以检验其自学情况：

1、什么样的力是共点力？

2、你认为在掌握共点力的概念时应注意些什么问题？

3、教师利用计算机网络出示图片：大吊车吊起物体；人担水；举重；比萨斜塔等。吊车吊起物体时钩子受的力为共点力吗？人担水时担子受到的力为共点力吗？举重运动员举起的重物受到的力为共点力吗？比萨斜塔受几个力作用？它们是共点力吗？

4、力的合成的平行四边形定则有没有适用条件？适用于什么情况？

学生活动：学生认真看书，掌握共点力的概念，并回答老师提出的问题，在回答过程中进一步加深对共点力的理解并搞清它们的适用条件――只适用于共点力。

点评：学生掌握共点力的概念，培养学生自学和分析能力。

教师活动：教师出示课堂练习（见实例探究），学生先独立完成（起自测作用），然后讨论，有些问题可有多种解法，引导学生找出最佳解题方法。

学生活动：保质保量地完成课堂练习，自我评价本节课学习的情况。

点评：在应用中加深对所学知识的理解，培养学生应用知识的能力。

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、实例探究

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 。

合力与分力间夹角的关系

4、如图所示，两个共点力F1、F2、的大小一定，夹角θ是变化的，合力为F.在θ从0°逐渐增大到180°的过程中，合力F的大小变化情况是

A、从最小逐渐增大到最大      B、从最大逐渐减小到最零

C、从最大逐渐减小到最小      D、先增大后减小

综合应用

5、如图所示，质量为m的长方形木块静止在倾角为的斜面上，斜面对木块的支持力和摩擦力的合力方向应该是

A、沿斜面向下

B、垂直于斜面向上

C、沿斜面向上

D、竖直向上

附录1

力的合成—一教材分析

这一章教材通过分析生活和生产中的大量实际问题，让学生初步理解并掌握力的矢量性和解决矢量问题的平行四边形定则。力的运算的平行四边形定则是初学者很难跨越的一个台阶，教学中应注意引导学生从实际出发来分析问题，使学生在学习过程中感觉自然、畅快、水到渠成、不突兀。同时在教学中应充分发挥学生的学习积极性和主动性，激发学生的学习兴趣。教材《力的合成》这一节课，一改传统教学中的“验证性”实验教学方式，采用“探究性”实验教学。让学生在自己原有“同一直线上两个力的合成”的知识基础上，通过“猜测、实验、归纳、总结”的探究过程，自己得出“不在同一直线上的两个力的合成”所遵循的“平行四边形定则”。让学生在建立“平行四边形定则”的过程中，体会到“实验归纳法”的一般原则。

l、平行四边形定则，是一切矢量运算的法则，它的重要地位可想而知。教材利用实验探究的方法来得到平行四边形定则，一来培养了学生进行实验探究的能力，二来培养了学生的勇于探索的精神。学生经过这一过程，从一定程度上讲提高了运用知识的能力。

2、共点力是一个相当重要的概念，因为在高中物理中问题中的研究对象绝大多数是质点，它们受的力自然是共点力，故对该概念的理解是学好高中物理的基础。

附录2

力的合成——学生分析

力的合成一节的教学，教师的角色是一个引导者，所有的课堂活动是教师引导下的学生的活动，虽然学生对矢量的认识很肤浅，但只要老师引导得当，教学活动应该比较顺利。另外，只要教师注意引导，就目前学生的知识水平而言，学生各方面的能力就能得到培养，如：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、表达能力等。