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1、2022年高中物理 力的合成教案 魯科版必修1
教學(xué)目的
1.理解合力、分力、力的合成、共點力的概念.
2.理解力的合成本質(zhì)上是從作用效果相等角度進行力的相互替代.
3.會用力的合成的平行四邊形定則進行力的合成.
教學(xué)難點
運用等效替代思想理解合力概念是難點.
知識重點
1.運用平行四邊形定則求合力.
2.合力與分力的關(guān)系.
教學(xué)過程
教學(xué)方法和手段
引入
故事導(dǎo)入渺
據(jù)報道,因近日雨水較多路面太滑,一輛拖拉機在某地不慎落入路邊的一條水溝,司機
閏師傅被壓在拖拉機后輪下面的水里,當場昏迷,幸虧附近十幾個村民合力抬起車輪把閏師
傅救出來抬到岸上才使閆師傅及時脫
2、險. -
除了十幾個村民抬起拖拉機外,我們還可以用吊車吊起拖拉機來達到同樣的目的.在這
個例子中吊車的作用效果與十幾個村民的作用效果是相同的.
實驗導(dǎo)入姆
兩個女同學(xué)把一桶水抬到講桌上,然后再讓一個男同學(xué)自己把水提到講桌上.
在這個實驗中兩個女同學(xué)對水桶的作用效果和一個男同學(xué)的作用效果相同.
概念分析
推進新課
一、力的合成
一個力與幾個力產(chǎn)生了向樣的效果,可以用這一個力代替那幾個力,這一個力是那幾個
力的合力,那幾個力是這一個力的分力.
當一個物體受到幾個力共同作用時,我們常??梢郧蟪鲞@樣一個力.這個力的作用效果
跟原來幾個力
3、的作用效果相同,這個力就叫做那幾個力的合力.求幾個力的合力的過程叫做
力的合成·F面我們來探究一下求幾個力的合力的方法.
演示l:兩個彈簧秤互成角度地懸掛一個鉤碼,拉力分別為Fl和F2;再用一個彈簧秤懸掛l司一個鉤碼,拉力為F.
分析:F·和F2共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是相同的,即均使鉤碼處于靜止狀
態(tài)·由于力F產(chǎn)生的效果與力F,和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F就叫做力F。和F2
的合力.、這種等效代替的方法是物理學(xué)中常用的方法.
問題:互成角度的兩個力的合力與分力的大小、方向是否有關(guān)?如果有關(guān).又有什么樣
的關(guān)系?
我們通過實驗來研究這個問題.
4、
實驗設(shè)計:一根橡皮條,使其伸長一定的長度,可以用一個力F作用。也可以用2個力
F1和Fz同時作用.如能想辦法確定F,和F2以及F的大小和方向,就可知F與F。和F2間
的關(guān)系·
演示2:將如圖3—4—1所示實驗裝置安裝在貼有白紙的豎直平板上.
橡皮條(;E在兩個力的共同作用下,沿直線GC伸長了E0這樣的長度,若撤去F。和F,
用一個力F作用在橡皮條上,使橡皮條沿著相同的直線伸長相同的長度,則力F對橡皮條
產(chǎn)生的效果跟力F-和Fz共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F等于F。和F2的合力,在力F,和
F2的方向上各作線段0A和OB,根據(jù)選定的標度,使它們的長度分
5、別表示力F.和F。的大
小,再沿力F的方向作線段0C,根據(jù)選定的標度,使0C的長度表示F的大小.
學(xué)生實驗:將白紙釘在方木板上,用圖釘固定一橡皮筋,用兩只彈簧秤同時用力互成角度地沿規(guī)定方向拉橡皮筋,使橡皮筋的另--端f$4AN 0點,記下此時兩彈簧秤的示數(shù),這就
是分力的大小·再用一只彈簧秤通過細繩套也把橡皮筋拉到位置0,彈簧秤的讀數(shù)就是合力
的大小·細繩的方向就是合力的方向.用力的圖示作出這3個力觀察找出3個力之間的
關(guān)系.
演示3:以0A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB,畫平行四邊形的對角線,發(fā)現(xiàn)對角線與
合力很接近.
問題:由此看來,求互成角度的兩
6、個力的合力,不是簡單地將兩個力相加減.那么互成角度的兩個力FJ和R的合力的大小和方向是不是可以用以F。和F2的有向線段為鄰邊所作
的平行四邊形的對角線來表示呢?下面請同學(xué)根據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)來驗證.
結(jié)論:總結(jié)平行四邊形則:求互成角度的兩個力的合力,可
以用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之
間的對角線就表示合力的大小和方向,這就是平行四邊形定則.
如圖3—4—2.
·——— l53..——
問題:合力F與F。和F2的夾角有什么關(guān)系?
如果兩個分力的大小分別為F。、Fz,兩個分力之間的夾角為,當時,它們的合力等于多少?當時,它們的合力又等于
7、多少?
平行四邊形定則的具體應(yīng)用方法有兩種:
1.圖解法
(1)兩個共點力的合成:從力的作用點作兩個共點力的圖示,然后以F,、F2為邊作平行
四邊形,對角線的長度即為合力的大小,對角線的方向即為合力的方向.
用直尺量出對角線的長度,依據(jù)力的標度折算出合力的大小,用量角器量出合力與其中
一個力之間的夾角曉
如圖3—4—3所示.
圖3—4—3中F。=50 N,F(xiàn):一40 N,合力F一80 N.
(2)兩個以上力的合成:先求出任意兩個力的合力,再求出這個合力跟第三個力的合力,
直到所有的力都合成進去,最后得到的結(jié)果就
8、是這些力的合力.
2.計算法
先依據(jù)平行四溈形宦碾Il畫出力的平行四溈形,然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式(如余弦定理)算出對
角線所表示的合力的大小和方向.
當兩個力互相垂直時,如圖3—4—4有:
F一、席,礙
tan0=F2/Fl.
教材例題
如圖3—4—5所示,一個木塊放在水平桌面上,在水平方向共
受到三個力即F。、F。和靜摩擦力作用,而且三個力的合力為零,其中F。=10 N,F(xiàn):一2 N.若
撤去力F。,則木塊在水平方向受到的合力為多少?
解析:F。和F。的合力F。。一F,一F。=8 N,方向向右,又因物體受
9、三力作用且合力為零故靜摩擦力,一8 N,方向向左.
若撤去力F..則木塊受F。作用而有向左運動的趨勢,此時物體受到的靜摩擦力為2 N,
方向向右,木塊仍保持靜止狀態(tài),木塊在水平方向受到的合力為零.
答案:0
合力大小的范圍:
運用合力與分力關(guān)系模擬演示器,讓兩個力Fl和F2之間的夾角口由o。一l80。變化,可以得到:
(1)合力F隨口的增大而減?。? (2)當口=0。時,F(xiàn)有最大值F。。=F,+F2,當口=180。時,F(xiàn)有最小值F。;。=F,一F:.
(3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原來的任意一個分力.
·--
10、——l54·--——
問題:如何求多個力的合力?
引導(dǎo)學(xué)生分析:任何兩個共點力均可以用平行四邊形定則求出其合力,因此對多個共點
力的合成,我們可以先求出任意兩個力的合力,再求這個合力跟第三個力的合力,直到把所
有的力都合成進去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力.
3.矢量和標量
問題:我們學(xué)過許多物理量,如:長度、質(zhì)量、時間、能量、溫度、力、速度等.這些物理量什么異同?
引導(dǎo)學(xué)生分析:力、速度是既有大小又有方向的物理量,而質(zhì)量、時間、能量、長度等物理量只有大小,沒有方向,前者叫矢量,后者叫標量,矢量的合成遵守平行四邊形定則.
11、 二、共點力
學(xué)生自學(xué)課本上有關(guān)共點力的知識,教師提示學(xué)生在閱讀的時候注意這樣幾個問題:
1.什么樣的力是共點力?
2.你認為掌握共點力概念時應(yīng)該注意什么問題?
3.力的合成的平行四邊形定則有沒有適用條件,如果有,適用條件是什么?
注:這一部分知識相對簡單,可以通過學(xué)生自學(xué),鍛煉學(xué)生的閱讀能力和自學(xué)能力.
參考答案:
1.如果一個物體受到兩個或更多個力的作用,有些情況下這些力共同作用在同一個點上,或者雖然不是作用于同一個點上,但是他們的延長線交于一點,這樣的一組力叫做共點力.
2.掌握共點力時,不僅要看這幾個力是不
12、是作用于一個點,還要看它們的延長線是不是交于一個點.
3.力的合成的平行四邊形定則只適用于共點力作用的情況.
培養(yǎng)學(xué)生的實驗?zāi)芰?
培養(yǎng)學(xué)生善于交流的合作精神在交流合作中發(fā)展能力,并形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)
習(xí)方法.
通過力的等效替代,使學(xué)生領(lǐng)略跨學(xué)科知識結(jié)合的奇妙,同時領(lǐng)會科學(xué)探究中嚴謹、務(wù)實的精神和態(tài)度
讓學(xué)生積極參與課堂活動,設(shè)疑
13、、解疑、探求規(guī)律,使學(xué)生始終處于積極探求知識的過 程中,達到最佳的學(xué)習(xí)心理狀態(tài).
例題講解
【例1】
如圖3—4—5所示,一個木塊
14、放在水平桌面上,在水平方向共
受到三個力即F。、F。和靜摩擦力作用,而且三個力的合力為零,其中F。=10 N,F(xiàn):一2 N.若
撤去力F。,則木塊在水平方向受到的合力為多少?
解析:F。和F。的合力F。。一F,一F。=8 N,方向向右,又因物體受三力作用且合力為零故靜摩擦力,一8 N,方向向左.
若撤去力F..則木塊受F。作用而有向左運動的趨勢,此時物體受到的靜摩擦力為2 N,
方向向右,木塊仍保持靜止狀態(tài),木塊在水平方向受到的合力為零.
答案:0
合力大小的范圍:
運用合力與分力關(guān)系模擬演示器,讓兩個力Fl和F2之間的夾角口由o
15、。一l80。變化,可以得到:
(1)合力F隨口的增大而減小.
(2)當口=0。時,F(xiàn)有最大值F。。=F,+F2,當口=180。時,F(xiàn)有最小值F。;。=F,一F:.
(3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原來的任意一個分力.
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課堂練習(xí)
課堂訓(xùn)練
1.甲、乙兩個小孩共同推著一輛小車在水平地面上以0.5 m/s的速度向右勻速運動,丙小孩單獨使同一輛
16、小車在同一水平面運動,下列情況中丙對車的作用力與甲、乙對車的合作用力相同的是…………………………………………………………..……………….( )
A.丙推著小車以0.5 m/s的速度向右勻速運動
B.丙拉著小車以0.5 m/s的速度向右勻速運動
C.丙推著小車以0.5 m/s的速度向左勻速運動
D.丙推著小車由靜止開始向右運動的瞬間
2.關(guān)于兩個大小不變的共點力F.、F2與其合力F的關(guān)系,下列說法中正確的是( )
A.F的大小隨F。、F。問夾角的增大而增大 8,F(xiàn)大小一定大于F。、F2中最大者
C.F大小隨F-、Fz間
17、夾角的增大而減小 D.F大小不能小于F。、F2中最小者
3.大小分別為30 N和25 N的兩個力,同時作用在一個物體上,兩個力的合力F的大小
一定為……….( )
4.如圖3—4—6為兩個共點力的合力F跟它的兩個分力之間的
夾角口的關(guān)系圖象,則這兩個分力大小分別是………………( )
A.1 N和4 N B.2 N和3 N
C.1 N和5 N D.2 N和4 N
答案ll.AB 2.C 3.D 4.合力為零5.B
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其他
實驗器材:木板
18、、白紙、圖釘(若干)、橡皮筋、細繩套(兩根)、彈簧秤(兩只)、三角板、鉛筆.
小結(jié)與作業(yè)
課堂小結(jié)
1.互成角度的二力合成,不是簡單地利用代數(shù)方法相加減,而是遵守平行四邊形定則,
即合力的大小不僅取決于兩個分力的大小,而且取決于兩個分力的夾角.
2.對平行四邊形定則的認識,是通過實驗歸納來完成的,實驗歸納的步驟是:提出問
曬一設(shè)計實驗一進行實驗一數(shù)據(jù)分析一多次實驗一歸納總結(jié)一得出結(jié)論。
本課作業(yè)
課后作業(yè):2、3
本課教學(xué)反思(課堂設(shè)計理念,實際教學(xué)效果及改進設(shè)想)
本節(jié)課上下來,我覺得自己處理得還算妥當?shù)牡胤?/p>
19、有兩點:
教學(xué)內(nèi)容的安排上,我主要分成了兩大塊:一是關(guān)于合力、分力以及力的合成的概念,二是探究合力與分力之間的關(guān)系。在第二部分內(nèi)容的教學(xué)中,我又分成三個層次來展開教學(xué):首先是討論同一直線上的兩個力的合成,然后提問不在同一直線上的兩個分力的合成是否依然遵循剛才的規(guī)律,通過學(xué)生分組實驗大家發(fā)現(xiàn)合力應(yīng)與兩個分力的大小和方向均有關(guān)系,從而進一步指導(dǎo)學(xué)生進行探究活動。這樣處理使整個課堂教學(xué)的線路非常清晰,各個教學(xué)環(huán)節(jié)之間銜接比較緊。
在實驗方案的設(shè)計上,首先由學(xué)生發(fā)言提出方案,其他學(xué)生補充,然后老師點評,師生互動,共同完善方案,在此過程中同時向?qū)W生點明操作中的一些注意點。在探究過程中,對于部分學(xué)生新
20、出現(xiàn)的問題,再拿出來共同分析討論,改進后鼓勵他們再次進行實驗,最后得出結(jié)論。這樣的一個過程對學(xué)生來講也許會有更深刻的體驗。
課后,通過與其他老師的交流還有劉老師的指導(dǎo),我也認識到有幾點還做得很不夠,需要在今后的教學(xué)過程中不斷改進。
提問的有效性、可答性。本節(jié)課一上來就有個提問弄的學(xué)生難以回答,課堂氣氛一下子有點僵,雖然后來我自己把這個問題接過來了,但已經(jīng)明顯覺得不夠自然了。
實驗細節(jié)處理能力還要進一步加強,多給學(xué)生鋪設(shè)臺階,另外,可叫兩個學(xué)生到前面操作,在這個過程中我再進行指點,這樣會更有利于學(xué)生領(lǐng)會實驗操作的要點。
情景引入太過單調(diào)、枯燥了,若能增加一些學(xué)生體驗活動的話效果會更好些。