高中物理 3.4 力的合成教案B 新人教版必修1(1).doc

2014-2015学年高中物理 3.4 力的合成教案b 新人教版必修1 教案 b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、态度与价值观学会应用等效代替和控制变量的思维方法。教学重点、难点教学重点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。教学难点“平行四边形定则”的理解。教学过程一、导入新课1.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，那么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。”导入提问：如图3-4-6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。图3-4-6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、进行新课（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，拉动另一端到某一点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把木板固定在黑板上，用图钉把白纸固定在木板上。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如图3-4-7所示，用两弹簧秤分别勾住绳套，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点沿两条细绳的方向画线，并分别记下两只弹簧秤的读数f1和f2。4放开弹簧秤，使结点重新回到o点，如图3-4-8所示，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，如图3-4-9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。图3-4-7 图3-4-8 图3-4-96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，看力f和是否重合。仔细观察发现，f和基本重合，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。教师归纳：求两个共点力的合力时，不是简单地将两个力相加减，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。这就是平行四边形定则。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0（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180（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|ff1+f2。2两个大小一定的力f1、f2，当它们间的夹角由0增大到180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。典型例题：例题1 分析物体的受力平衡如图3-4-10所示，质量为m的汽车拉着质量为m的拖车在水平地面上匀速前进，汽车的牵引力为f。（1）画出汽车与拖车整体的受力示意图。（2）画出拖车的受力示意图，并指各力的反作用力作用在什么物体上？拖车受几对平衡力？解析：（1）如图3-4-11（a）所示c为汽车与拖车整体的重心，有四个力作用于c：重力g=（m+m）g、地面支持弹力n、牵引力f、滑动摩擦力f。g和n、f和f是两对平衡力。图3-4-10图3-4-11 （2）如图3-4-11（b）所示，拖车受四个力：重力g=mg、地面支持力n、拉力t、滑动摩擦力f，四个力的反作用力分别作用于地球、地面、汽车、地面上。拖车受两对平衡力：g和n、t和f。点拨：汽车所受牵引力f，来源于其发动机通过传动装置使后面的驱动轮旋转，驱动轮与地面接触处相对地面有瞬时向后（车行进的反向）运动趋势，故地面给车轮向前的静摩擦力作用。所以牵引力在性质上属摩擦力。例题2 关于物体的受力分析如图3-4-12所示，斜靠在墙角的木板质量为m，板上放一质量为m的重物，板与重物均处于静止状态。试分别作出板与重物整体系统、板、重物的受力示意图。解析：如图3-4-12（a）所示，整体受五个力：重力g=（m+m）g，支持弹力n1、n2，静摩擦力f1、f2。 图3-4-12如图3-4-12（b）所示，隔离出的板受七个力：重力g1=mg，弹力n1、n2、n，静摩擦力f1、f2、f。如图3-4-12（c）所示，重物受三个力：重力g2=mg，支持弹力n，静摩擦力f。点拨：板与重物相互作用的两对作用力和反作用力：n和n、f和f属于系统的内力。隔离出板和重物后，则分别变成孤立物体的“外力”了。例题3 关于力的合成如图3-4-13所示，两条相同的橡皮绳ao、bo，开始夹角0，在o点吊一重50n的物体后，结点o恰好位于圆心。今将a、b分别沿圆周向两边移至a、b，使aoa=bob=60。欲使结点仍在圆心处，则此时结点处应挂多重的物体？图3-4-13解析：当ao、bo夹角为0吊重50n重物时，一条橡皮绳产生的向上弹力若为f，则两条产生的合力f=2f与g平衡。故f=f/2=g/2=25n。当ao、bo夹角为120时，橡皮条伸长不变，每条产生的弹力仍为f=25n，此时两条产生的向上合力f=25n。故应挂重g=25n的重物即可。点拨：两个分力大小不变，它们的夹角由0逐渐增大到180时，其合力逐渐变小；本题中合力f将由2f逐渐减小到0。例题4 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，也可等于f2c合力有可能小于任一个分力 d合力f的大小随f1、f2间夹角增大而减小解析：正确答案是bcd。我们可以取一些特殊的数值来分析f1、f2的合力变化范围是|f1f2|ff1+f2。若取f1=2n，f2=3n则1nf5n。当f1与f2夹角为180时，合力小于分力。应排除a同时知c正确。b对，由合力的变化范围可知正确。d对，当f1和f2夹角为0时，合力最大，当f1、f2夹角为180时，合力最小，随着f1、f2夹角增大合力f反而减小。说明：对于一些定性分析的选择题，有时可采用取一些特殊数值的方法来分析，这样可使分析简单、方便。例题5 运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。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