力的合成-优质获奖教案

力的合成

重/难点

重点：

1．合力与分力的关系。

2．平行四边形定则及应用。

难点：实验探究方案的设计与实施。

重/难点分析

重点分析：在学生了解力的概念和常见力的基础上，研究多个力的合力问题，它是前几节内容的深化，依据等效思想给出合力与分力概念，并通过实验探究推理归纳出矢量运算普遍遵守的法则——平行四边形定则，使学生对矢量和标量认识得以完善。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中，具有基础性和预备性。

难点分析：突出物理的实验特色。学生对实验也特别感兴趣，但他们不懂得怎样通过实验探究问题，所以在教学中先给学生演示一遍实验操作过程，告诉他们实验中要注意的事项。告诉他们对获得的实验数据如何推理，猜想，如果没有实验误差的话，应该怎样？培养和提高学生的实验探究能力，使之了解家研究问题的思想方法，力争通过此过程提高学生的素养。

突破策略

一、力的合成

[演示实验)让学生把一桶水或一个重物从地面上想办法放在桌面上。

同学们会发现，一位力气大的同学只用一只手一个力就可以把水桶从地面提到桌面上，两个女同学用两只手给水桶两个力，同学样也把水桶从地面移动到桌面上，不同学的同学用不同学的方法达到了一个共同学的目的。在提水桶这个事件上，这一个力产学生的作用效果和两个力的作用效果是相同学的。学生活中还有好多例子可以说明同学样的问题。在这些例子中，一个力与几个力产学生了同学样的效果，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共同学作用时，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学，这个力就叫做那几个力的合力。原来的那几个力叫做分力。求几个力合力的过程叫做力的合成

那么几个力的合力怎样来求呢?下面我们设计一个实验来探究一下求合力的方法。

我们先来看一个演示实验。(用两只弹簧秤成一定角度提起一个重物，分别读一下两只弹簧秤的读数。然后用一只弹簧秤提起这个物体，看这时弹簧秤的读数)。

学生需要仔细观察读数。

师：看一下两只弹簧秤的示数之和是不是等于一只弹簧秤的读数。

学生：(观察实验现象，读取实验数据并进行简单处理)一只弹簧秤的读数不等于两只弹簧秤的读数之和，而是比两只弹簧秤读数之和稍微小一些。

师：(微笑鼓励)这位同学 观察得很仔细，按照算术法则，两只弹簧秤的读数之和应该等于一只弹簧秤的读数，可见力的合成并不是简单地相加减。那么它们之间的关系到底是怎样的呢?

首先明确实验的目的是探究求合力的方法。实验依据的原理是合力的作用效果与几个力共同学作用的效果相同学。

多媒体展示实验步骤设计参考案例。

实验步骤：(1)在桌上平放一个方木板，在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好。

(2)用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A 点(A 点的位置应该靠近顶端中点)，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。

(3)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 。

(4)用铅笔记下O 的位置和两条细绳的方向，分别读出两只弹簧秤的示数(在同学一条件下)。

(5)用铅笔和三角板在白纸上从O 点沿着两绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力1F 和2F 的图示。

(6)只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同学的位置O点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同学一标度作出这个力F的图示。

(7)探究这三个力的大小及方向的关系。

注意事项：①同学一实验中的两只弹簧秤的选取方法是；将两只弹簧秤勾好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同学，则可选，若不同学，应另换，直至相同学为止，使用时弹簧秤与板面平行。

②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差。

③画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外。要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力。

④在同学一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同学。

⑤由作图法得到的F和实际测量得到的F’，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F和F’符合。

以表示两个分力的线段为邻边作一个平行四边形，则这个平行四边形中表示两分力的线段所夹的对角线表示合力的大小和方向。这个结论叫做平行四边形定则。

建议：让同学汇报实验中得到的结论。结论不一定要与上面的结论一致，教学师要让学生有成就感。

二、共点力

师：同学们自课本上有关共点力的知识，在阅读的时候注意这样几个问题：

①什么样的力是共点力?

②你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题?

③力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，适用条件是什么?

注：这一部分知识相对简单，可以通过学生自锻炼学生的阅读能力和自能力。

如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同学作用在同学一个点上，或者虽然不是作用于同学一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力。

掌握共点力时，不仅要看这几个力是不是作用于一个点，还要看它们的延长线是不是交于一个点。

力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况。

例1. 三个共点力，大小分别为11N、6N、14N，在同学一平面内，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围。

解析：当三个力方向相同学时，合力取最大值

max 11N6N14N31N

F++

＝＝。

因11N 和6N 这两个力的合力范围是5N ≤12F ≤17N ，其合力可以为14N ，

则当此14N 的力恰与题给的第三个力(14N)方向相反且在一条直线上时，合力就为零。故题给的三个共点力的合力F 大小为0≤F ≤31N 。

例2. 物体受到互相垂直的两个力1F 、2F 的作用，若两力大小分别为53N 、５ N ，求这两个力的合力。

解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图所示，由于1F 、2F 相互垂

直，所以作出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：

222212(53)5F F F =+=+N=10 N

合力的方向与F1的夹角θ为：

2153tan 353F F θ=

== ， θ＝30°。 突破反思

本节教学 根据课程的三维目标要求，突出培养 学生实验探究能力，把本节课设计为实验探究式教学 方式。在完成认知的过程中，通过实验探究发展 学生的好奇心与求知欲，培养 探索兴趣，培养勇于创新、实事求是的 态度与 精神。充分利用信息技术的辅助作用（力的合成）突破难点；而且，多媒体的应用不仅强化 学生的感性认识，而且能让课堂气氛活跃，促使 学生处于积极的思维状态。