力的合成教案学习大纲.doc

学习大纲：(五)力的合成教学要求：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.教案参考：第五课时：力的合成 教学目标： 一、知识目标 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、能力目标： 培养学生动手能力、物理思维能力 三、德育目标： 在实验的过程中，掌握正确的方法，结果要符合实验数据，培养学生实事求是的求实精神。 教学重点： （1）理解合力与分力的关系 （2）力的平行四边形定则 教学难点： 合力的大小与分力间夹角的关系 教学方法： 实验归纳法 教学用具： 平行四边形定则演示器、钩码、弹簧秤、细线、三角板 学生每两人一组：方木板、白纸、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳两条、三角板、刻度尺、图钉（几个） 课时安排： 1课时教学步骤：一、导入新课 如图甲，一个力用力F可以把一筒水慢慢地提起，图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一筒水慢慢地提起。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：那么力F就叫做F1与F2的合力，如果我们要求F1和F2的合力，就叫力的合成。我们这节课就来学习力的合成符合什么规律。 二、新课教学 （一）用投影片出示本节课的学习目标 1、知道共点力的概念 2、知道合力和分力是从力的效果的角度区分 3、掌握平行四边形定则，它是力的合成的基本法则 4、会用图示法求共点力的合力 5、知道矢量和标量的概念，知道它们有不同的运算规则。 （二）学习目标完成过程 1、请同学阅读P12，回答下列问题（出示投影片） （1）一个力作用在物体上产生的与几个力共同作用在物体上的一样，那这个力就是这个力的。 （2）如果几个力都作用在物体的同一点，或者它们的 相交于同一点，这几个力叫做共点力。 2、如何进行力的合成呢？请同学看下面实验（请一位同学上讲台帮忙） （1）把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸定字再生放木块上。 （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，记下F1、F2的力的大小。 （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F1的力的图示。 （5）用三角板以F1、F2为邻边作平行四边形，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。 经过前人们很多次的、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。 （6）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。 总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的斤两个力相加减，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。 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。 3、运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。 例：力F145N，方向水平向右。力F260N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。 解：选择某一标度，利用0.5cm的长度表示15N的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L，利用F15N 即可求出。 教师要在黑板上板演示。 （1）巩固训练：（出示投影片） 两个力互成30角，大小分别为90N和120N，用作图法求出合力的大小和方向。 （2）如果是三个共点力作用在物体上，又如何求他们的合力呢？为什么可以这样求？ 学生讨论会得到：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，就得到其合力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想，所以可以这样合成。 （3）请同学完成P13的思考与讨论。 提问，如果两个分力F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。（用作图法） 同学们用作图法得到：Fmax=F1+F2(两力夹角为0)Fmin=F1F2（两力夹角为180，F合于大的方向一致）夹角在0180之间，后介于Fmin与Fmax之间。 总结：1、两个供电力的合力大于等于二力之差，小于等于二力之和。 2、合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力。 三、小结 这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。 四、作业 1、P14 3、4 2、有F15N，F28N，F310N，他们之间的夹角可以任意改变，求他们的最大合力和最小合力。 五、板书设计1、 2、力的合成遵循平行四边形。教案参考21力的合成 一、对教材的认识 （一）总体认识 本节是高中物理必修课的第五节，是学生在初中从未接触过的全新内容。等效观点、力的合成等内容，学生都感到别扭。力的合成是解决力学的基础和工具，力的合成不过关，后续课的学习中，对牛顿第二定律、物体平衡、动量定理、动能定理的理解和应用都无从谈起。如果力的合成的平行四边形法则掌握不好，后续课程中的合成、电场磁场的叠加就不能得心应手。这节课前接三种常见的力，后启力的分解和力学的一些重要定律的应用，因此这节课在物理学中的地位和作用至关重要，上好这节课决定了高中物理是开门红，还是开门黑。 （二）对“力的合成”教材本身的认识 1、从本节课教学目标上来说，应从以下几个方面来认识和理解： 知识内容目标：a）理解合力与分力的概念。 b）掌握力的合成。 c ）会用力的合成的平行四边形定则进行力的合成。物理思想方法培养目标：树立等效观点，建立等效思想，这是非常重要的处理问题的思想，有利于理解交流电有效值。能力目标：这节课有利于培养学生实验能力，理解问题的能力，应用数学知识解决物理问题的能力。德育目标：可以实现实事求是、坚持内容与形式的统一的辩证唯物主义思想教育。作画法求合力要规范，可以培养学生严谨认真的科学态度。2、从该教材在整个中学物理的知识体系中的地位来看：牛顿第二定律中的加速度是合力产生的加速度，动量定理的冲量是合外力的冲量，动能定理中的功是合外力做的功，物理平衡的平衡条件是合外力为零，所有这些规律的理解和应用都是以力的为基础的。设想把力的合成这一节去掉，整个力学还能进行下去吗？分解和正交分配是利用等效代替的思想解决问题，但这离不开平行四边形定则，更重要的是正交分配的归宿是为了求合力。本教材还可以为以后理解运动合成、场的叠加奠定基础。力学之所以难，就在于矢量太多（中学物理中一共10个，力学有8个），善于并掌握好矢量的计算，是突破力学难点的一个关键问题。3、从教材大纲和考试说明来看：这部分教材都定格B层次要求，在考试中也经常出现，例如1993年，1994年，1995年，1997年高考内容都有这方面的考查。这是命题者对该节内容重要性有足够认识后的一个必然结果。4、从教材重点、难点来看：因为学生习惯于代数运算，产生定势思维，所以对矢量运算特别不习惯，不易接受。因此在作用效果相同的基础上理解合力与分力的关系，理解平行四边形定则，是教材的难点。平行四边形定则的探索应用是教材的重点。所以，无论从课堂讲解，还是实验的设计操作、习题练习、课后作业等，都应围绕平行四边形定则展开。5、教材编者意图是：力的概念与三种常见的力的之后就安排了力的合成，这是高中物理教学中的第一个崭新内容。各种教材无论怎样改革，都没改变这一点，这就是编者要丛学习兴趣上，从时间安排上，强调力的合成的工具和基础地位，显示了编者要搬开学生学习物理的第一个拦路虎的决心和对其重要性的认识。二、对教学方法的选择的认识（1）矢量合成是重点也是难点，要让学生心悦诚服地接受平行四边形定则，增加学生的感性认识，发展学生的感知能力，就要让学生亲自实验探索，这是实践出真知的要求，也是突破重点和难点的关键。（2）物理是以实验为基础的科学，离开实验物理就成为无源之水，实验是学生接受物理知最符合认识规律的方法。由于以上两点的认识，应选择实验法进行教学，这是教材内容和认识规律的客观要求。（3）在教学方法的实施过程中，要引导学生做到以下几点：动手操作；记录数据和方法画出两个分力的图示，合力的图示；启发比较得出结论，从而培养学生的实验能力和严谨认真团结协作的科学态度，有效地为突破教材重点、难点服务。三、学法指导高、初中学习方法差异很大，而力的合成又是中学物理第一个崭新内容。要取得好的教学效果，还要对学生进行方法指导，帮助学生胜利实现由学会到会学的转变。教给学生科学实验的方法，如作用效果相同怎样显示，怎样确定力的方向，以疑启思，培养学生的思维能力。角学生处理实验的结果并得出结论的方法，如合力与分力关系的二者图示。练习巩固总结，画图求合力得出夹角越小合力越大。通过课堂提问，启发思考，激发兴趣，通过实验，培养学生的学习兴趣，激发成就感；通过练习强化有意注意，根据练习情况及时评价、鼓励学生。重在让学生弄懂平行四边形定则得出的过程而不在于得出一个结果。面向全体学生，分层次地调动学生的学习积极性。在实验提问练习中，对基础较差者设计简单问题，并给适当的鼓励。对学习较好或学习态度由好变坏的学生提问难度较大的问题，给予严格要求。学生课外动手做演示教具，合力随夹角变化的情况，激发学生兴趣和创造性。四、教学过程的认识（一）引出新课通过“5+2=0”这一因校内外教育方向不一而产生互相抵消的现象，启发引导学生思考，在研究力的作用效果时能否出现一个力效果与几个力作用效果相同的情况。激发学生的好奇心引出新课。时间大约3分钟。（二）新课教学讲合力与分力的概念，让学生举例，并让学生归纳总结合力与分力的等效代替特点，这样可以增加学生是感性认识，很自然引出什么是力的合成。时间3分钟。力的合成：指出“求出能代替两个分力的力的过程就叫力的合成”。让学生举出几个例子说明什么叫力的合力，并引出本节重点难点问题，怎样去合成，怎样去代替。时间约5分钟。平行四边形定则：（1）在一条直线上的两个力如何合成。（2）不在一条直线上的两个力的合成方法的探索。 a）实验仪器中要用的弹簧和橡皮条、细线、白纸木板，这些器材各发挥怎样的功能？b）合力与分力作用效果相同，怎样去体现？c）合力如何表示，分力如何表示？d）合力、分力的关系与合力的图示、分力的图示之间的关系怎样？e）实验应记录些什么？怎样处理这些实验记录？最后得出什么结论？这样，可以加强实验教学，培养学生思维能力，变直接给出为实验探索，激发学生的学习兴趣，培养科研方法，鼓励创新，全面提高学生素质。时间大约20分钟。课堂练习总结出： a ）合力可以小于分力。 b ）合力可以大于分力。 c ）合力可以等于分力。 d ）两分力的合力最大值，最小值。 e ）两分力大小一定，夹角0180时，合力如何变化？ f ）两分力的合力一定且两分力相等，则两分力夹角变化时两分力如何变化？指导学生处理好学习知识与做题的关系，进行学法指导，贯彻全面提高的要求。 布置作业：为了让学生真正掌握平行四边形定则，减轻学生的负担，为学生全面发展提供时间，作业量控制在一般学生15分钟的时间，因此，作业为课后第二题和自作合力随着分力的方向变化而变化的演示教具。教案参考37力的合成（老教材）一、教学目标1利用实验归纳法，得出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则，并能初步运用平行四边形定则求合力。 2培养动手操作能力、物理思维能力和科学态度。二、重点与难点分析 通过探索性实验，归纳出互成角度的两个力的合成遵循平行四边形定则。三、教学器材 教师用器材：平行四边形定则实验器、钩码（12个）、细线若干、弹簧秤（3只）、橡皮筋（3条）、方木板（1块）、平行四边形定则演示器（2个）、投影（l套）、微机（1套）、三角板（2个）。 学生用器材30套，每套包括：方木板（1块）、弹簧秤（2个）、橡皮筋（l条）、8开白纸（l张）、50cm细线（1根）、图钉（l个）、有刻度的三角板（2个）、记号笔（1支）、大铁夹（1个）。四、主要教学过程 1. 引入教学 复习与提问 在初中，我们学过“一个力产生的效果，与两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力，求两个力的合力叫做二力的合成。 提问：已知同一直线上的两个力F1、F2的大小分别为2N、3N，如果F1、F2的方向相同，那以它们的合力大小是多少？合力沿什么方向？ 引导回答：5N，方向与F1、F2的方向相同。 进一步提问：如果F1、F2的方向相反，那么它们的合力大小是多少？合力沿什么方向？ （1N，方向与较大的那个力的方向相同。） （板书）同一直线上两个力的合力，与两个力的大小、方向两个因素有关。并讲述这就是初中所学的“同一直线上二力的合成。” （投影1）在现实生活中，有这样的例子：两位同学沿不同方向共同用力挺住一袋土石，解放军战士一人也能提住同一袋土石。 （演示1）将橡皮筋一端固定在M点，用互成角度的两个力风F1、F2共同作用，将橡皮筋的另一端拉到O点；如果我们只用一个力，也可以将橡皮筋的另一端拉到O点。如图1、图2所示。一个力F产生的效果，与两个力F1、F2共同作用产生的效果相同，这个力F就叫做那两个力F1、F2的合力，而那两个力F1、F2就叫这个力F的分力。求F1、F2两个力的合力F，也叫做二力的合成。如图3所示。 与初中的二力合成不同的是，F1、F2不在同一直线上，而是互成角度。 这节课我们就来研究互成角度的两个力的合成（板书：1.5力的合成） 过渡同一直线上两个力的合力，跟两个力的大小、方向两个因素有关。那么，（板书）互成角度的两个力的合力跟两个力的哪些因素有关呢？ 2新课教学 提问：互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？我们通过实验来研究这个问题。首先，应该确定两个分力的大小、方向；再确定合力的大小、方向；然后才能研究合力与两个分力的大小、方向的关系。 那么怎样确定两个分力风F1、F2的大小、方向呢？ 启发学生回答：用弹簧秤测量分力的大小，分力的方向分别沿细绳方向，即沿所标明的虚线方向。 讲解弹簧秤的使用 在使用弹簧秤测量力的大小时，首先，要观察弹簧秤的零刻度及最小刻度，同时要注意弹簧秤的正确使用及正确的读数方法。 确定分力的大小：（边演示边讲解两人如何分工合作）一位同学用两只弹簧秤分别钩挂细绳套，同时用力互成角度地沿规定的方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点；另一位同学用记号笔分别在相应位置记下两个弹簧秤的读数。这就是分力的大小。 注意：拉动橡皮筋时，要使两只弹簧秤与木板平面平行。 现在，请同学们观察M点有没有固定橡皮筋，规定的方向是不是明确，记录用的油笔有没有？用铁夹子将木板固定在桌上。 都准备好之后，左边同学拉橡皮筋，右边同学读数并记录数据，测量两个分力的大小，测量完之后请举手！ 指导学生进行分组实验 提问：怎样确定合力F的大小、方向呢？ 引导学生回答：用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置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。 确定合力的大小和方向：一位同学用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，另一位同学用记号笔记下细绳的方向，并在相应位置记下弹簧秤的读数。这就是合力的方向、大小。注意前后两次实验O点应该重合。 现在，请右边同学技橡皮筋，左边同学读数并记录数据，确定合力的大小和方向。 视察学生实验情况 到此为止，我们已经确定了两个分力以及它们的合力的大小、方向。为了弄清楚两个力的合力与分力的大小、方向的关系，我们可以用力的图示法形象地将分力和合力的大小、方向表示出来。 数据处理 1）用力的图示法分别表示分力及合力：选择适当的标准长度（3cm长的线段表示1N力），利用三角板，从O点开始，用力的图示法分别表示两个分力及合力的大小、方向。注意标准长度要一致。如图所示，有向线段OA、OB、OC分别表示两个分力及合力。 现在，请同学们用力的图示法将自己测量的分力和合力分别表示出来。 提问：分力的大小分别等于多少？合力的大小等于多少？ 进一步提问：由此看来，互成角度的两个力的合成，不能简单地利用代数方法相加减。那么合力与分力的大小、方向究竟有什么关系呢？ 同学们仔细看看，O、A、C、B的位置关系有什么特点？ （停顿20秒，引导同学猜出） O、A、C、B好像是一个平行四边形的四个顶点。OC好像是这个平行四边形的对角线。 教师解说：OC好像是这个平行四边形的对角线，这毕竟是一种猜测，究竟OC是不是这个平行四边形的对角线呢？我们可以以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，看平行四边形的对角线与OC是否重合。 2）用两个三角板，以表示两个分力的有向线段OA、OB为邻边，用虚线作平行四边形OACB。 （示范。强调邻边，利用两个三角板作平行四边形。） 现在清同学们以自己所得的OA、OB为邻边，作平行四边形，并连接OA、OB之间的对角线。 3）同学操作，教师指导，选出典型，投影讲评。 4）比较平行四边形的对角线和合力，发现对角线与合力很接近。 5）四组同学所得结果都是结论4），教师所得实验结果也是结论4），那么结论4）是不是普遍的呢？ 6）经过前人们很多次的、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。 可见求互成角度的两个力的合力，不是简单地将两个力相加减，而是（可以）用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对均线就表示合力的大小和方向。这就是平行四边形定则。如图5所示。 提问：有没有同学实验结果是对角线与合力相距比较远？ 有这种情况很正常，一个规律的得出，是由很多人在很长时间里，进行了许多次实验，才能总结出来，并要经得起实践检验。因此，一个规律，并不是通过一次实验就能得到的。如果有同学实验结果是对角线与合力相距比较远，不要着急，课下我们一起来看看问题出在哪里。现在我们就用平行四边形定则来求互成角度的两个力的合力。3练习（略）4小结（l）互成角度的两个力的合成，不是简单地利用代数方法相加减，而是遵循平行四边形定则。即合力 F的大小不仅取决于两个分力F1、F2的大小，而且取决于两个分力的夹角。现在，就来观察一下合力与分力大小、方向的关系的动态情景。电脑演示合力F与两个分力F1、F2的大小的关系；合力F与两个分力F1、F2的夹角的关系；学生思考如果两个分力的大小分别为F1、F2，两个分力之间的夹角为，当=0时，它们的合力等于多少？当=180时，它们的合力又等于多少？（2）对平行四边形定则的认识，是通过实验归纳法来完成的。实验归纳法的步骤是：提出问题设计实验、进行实验、获取数据、进行数据分析多次实验、归纳、总结得出结论。5作业（l）（略）（2）如图6所示，有12个质量相同的钩码，如图挂放。AO、OB的夹角为什么等于90？6教学说明力的合成这一节课，我们一改传统教学中的“验证性”实验教学方式，采用“探索性”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”的完整过程，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”。与此同时，为了提高学生的学习品质，我们还提出了方法目标和德育目标。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。（北京西城外国语学校 唐挈）例题参考：例1如图154所示，物体受到互相垂直的两个力F、的作用，若两力大小分别为5 N、 N，求这两个力的合力图154解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图154所示，由于F、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： N=10 N 合力的方向与F的夹角为： 小结：今后我们遇到的求合力的问题，多数都用计算法，即根据平行四边形定则作出平行四边形后，通过解其中的三角形求合力在这种情况下作的是示意图，不需要很严格，但要规范，明确哪些该画实线，哪些该画虚线，箭头应标在什么位置等例2如图155甲所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200 N，两力之间的夹角为60，求这两个拉力的合力图155解析：根据平行四边形定则，作出示意图155乙，它是一个菱形，我们可以利用其对角线垂直平分，通过解其中的直角三角形求合力 N=346 N合力与F、的夹角均为30小结：(1)求矢量时要注意不仅要求出其大小，还要求出其方向，其方向通常用它与已知矢量的夹角表示(2)要学好物理，除掌握物理概念和规律外，还要注意提高自己应用数学知识解决物理问题的能力习题参考：1.合力、分力、力的合成：一个力产生的效果如果能跟原来几个力共同产生的 这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力求几个力的合力叫力的合成力的合成实际上就是要找一个力去代替几个已知的力，而不改变其作用效果2.共点力：几个力如果都作用在物体的 ，或者它们的 相交于同一点，这几个力叫做共点力3.力的平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为 作 ， 就表示合力的大小和方向，这就是力的