2020年高一年级物理上册必修一《力的合成》教案设计

高一年级物理上册必修一《力的合成》教案

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教案【一】

教学准备

教学目标

一、知识与技能

1.理解力的合成和合力的概念。

2.掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。

3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。

二、过程与方法

1.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法。

2.培养学生的动手能力、观察能力、分析能力、协作能力、创新

思维能力。

三、情感态度价值观

学会应用等效代替和控制变量的思维方法。

教学重难点

重点：

1.通过实例理解分力、合力、力的合成的概念。

2.通过实验探索“力的合成”所遵循的法则。

难点：“平行四边形定则”的理解。

教学过程

一、导入新课

如图甲，一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起，图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?

学生：效果是一样的。

老师：一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，在实际问题中就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效代替。这个力就叫做那几个力的合力。求几个已知力的合力的过程叫做力的合

成。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，这几个力叫做共点力。我们这节课就来学习两个共点力的合成。

二、新课教学

(一)探讨实验方案

先用两个力作用在物体的同一点上，使它们产生一定的作用效果，如把橡皮筋一端固定，拉加一端到某一点O，再用一个力作用于同一物体的同一点上，让它产生与第一次的两个力的作用效果相同，即也把橡皮筋拉到点O，记下各个力的大小、方向、画出力的图示，就能研究力之间的关系了。等效代替是物理中常用的一种方法。

(二)演示实验：互成角度的二力的合成(请两位同学上讲台帮忙)。

(1)把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸固定在木块上。

(2)用图钉把橡皮条一端固定在A点，结点自然状态在O点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。

(3)用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达O′点。让学生记下O′的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线，并分别记下两只弹簧的读数F1和F2。

(4)放开弹簧秤，使结点重新回到O点，再用一只弹簧秤，通过

细绳把橡皮条的结点拉到O′，读出弹簧秤的示数F，记下细绳的方向，按同一标度作出F1、F2和F的力的图示。

(5)用三角板以F1、F2为邻边利用刻度尺和三角尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，做出合力F的图示。

(6)改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。

从实验中得出什么结论：合力F不能简单地用F1和F2的代数合表示。

证明：利用三角板以力F1和F2为邻边做平行四边形，作出其对角线F’，看力F和F’是否重合。

仔细观察发现，F和F’基本重合，在误差范围内，F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。

经过前人很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。

老师归纳：求两个共点力的合力时，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段F1和F2为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力F的大小和方向，这就是力的平行四边形定则。

(三)指导学生进行分组实验

观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。

要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。

如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。

这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。

减小误差的方法：①弹簧秤使用前要检查指针是否指在零点;②弹簧秤要与木板表面平行。

总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。

(四)实验归纳总结：

1.力的合成要遵循平行四边形定则。两个共点力的合力随夹角的变化而变化。

夹角为00(作用在同一直线上且方向相同)时：F=F1+F2，F的方向与F1、F2的方向相同。夹角为1800(作用在同一直线上且方向相反)时：F=|F1-F2|，F的方向与两个力中较大的那个力方向相同。两个共点力的合力的大小范围：大于等于二力之差，小于等于二力之和，即|F1-F2|≤F≤F1+F2。

2.两个大小一定的力F1、F2，当它们间的夹角由00增大到1800的过程中，夹角越大，合力就越小;合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力。

3.矢量和标量：

即有大小又有方向的物理量叫矢量，矢量运算遵循平行四边形定则。只有大小没有方向的物理量叫标量，标量运算遵循代数运算法则。力既有大小，又有方向，故力是矢量。

4.实验归纳法是科学研究的重要方法，要通过提出假设，设计实验，实验研究，数据分析，归纳总结，形成结论。

【例题1】大小不变的F1、F2两个共点力的合力为F，则有：

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