1.3.4 力的合成.doc

必修一 第三章 相互作用134力的合成教学目标知识与技能1理解合力、分力、力的合成、共点力的概念，理解力的合成是一种等效替代。2掌握平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力。3会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围，会用直角三角形知识求合力。过程与方法1能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；2培养学生动手操作能力、物理思维能力和科学态度、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力、表达能力。3培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。情感态度与价值观1培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法.2通过力的等效替代，使学生领略跨学科知识结合的奇妙，领会科学探究中严谨、务实的精神和态度。教学重点1合力与分力的概念以及力的合成的概念。2力的合成的平行四边形定则即其他方法。教学难点1“平行四边形定则”的理解。2合力与分力间的等效替代关系，尤其是合力的大小与两个分力间夹角的关系。课时安排2课时教学过程导入：生活中的物体通常都受到多个力的作用，而每个力有各自的效果不同，但是往往我们需要研究所有力作用在物体上的整体效果，比如两个女同学抬课桌和一个男同学抬课桌的效果相同，我们就可以通过研究这一个男同学的力来代替那两个女同学的力。新课教学一、合力与力的合成1合力与分力：一个力的作用效果和几个力共同效果相同，这个力就是那几个力的合力，原来那几个力就叫做分力。AOOFF1F2F2求几个力的合力的过程叫力的合成。力的合成是一种等效替代的方法。（初中同学们学习了当两力在一直线时，同向加，反向则减，那两力不在一直线，又该如何？）演示实验：(可让学生参与)（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。（拉弹簧时怎样拉？能否将弹簧秤按在木板上？两细绳套夹角有什么要求？是否要垂直，是否越大越好？两细绳套是否要等长？实验需要记录什么？合力该如何找呢？）（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。从实验中得结论：合力F不能简单地用F1和F2的代数合表示。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，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。二、平行四边形定则1平行四边形定则：二力合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，则两个邻边所夹对角线即表示合力的大小和方向。2矢量和标量：（1）矢量即有大小又有方向的物理量叫矢量，运算遵循平行四边形定则。（2）标量只有大小没有方向的物理量叫标量，运算遵循算术法则。三、求合力的方法F2F1F1图解法例1（P63）力F145N，方向水平向右。力F260N，方向竖直向上，用作图法求合力F的大小和方向。15N解：用一定长度的线段（如1cm）表示15N作为标度，则F1长3cm，F2长4cm。通过作图可得F长5cm，则F=155=75NF与F1的夹角tan=F2/F1=4/3，所以=53（注意矢量要给出大小和方向）F2F1F2计算法由勾股定理得F2 =(F2 + F1cos)2 + (F1sin)2 =F22 +2F2F1 cos+F12 cos2+F12 sin2 =F22 +2F2F1 cos+F12 ； F与F2的夹角几种特殊情况：（1）=0，F=F1+F2 （2）=180，F=|F1 - F2|(当两分力在一直线时，取定正方向后，代数加减)FF1F2/2（3）=90，F1F2F （4）F1=F2，合力在两分力角平分线上 （5）F1=F2，且=120，F=F1=F2，=60AGFFTFNrhOOBClFT1FT2/2GF3利用平衡条件求两绳拉力的合力，可以利用物体平衡条件得到，FT1与FT2的合力F=G，方向竖直向上。4相似三角形根据OAOABC可得四、共点力合力的取值范围1共点力：一个物体受到多个力的作用，如果这些力共同作用在同一个点上，或者他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力（自学并知道高中阶段我们主要研究共点力的合成，平行四边形定则也只适用于共点力的合成）2二力合成F2F1FF1（1）三角形法则：将其中一个力平行移动，使两个力首尾相连，最后从始端指向末端的矢量即为合力。（2）由几何知识有|F1 - F2|F|F1+F2|，且=0时，F= F1+F2；=180时，F= |F1 - F2|，|F1 - F2|F|F1+F2|例2（P64，4）两个力F1和F2间夹角为，两力的合力为F，以下说法是否正确？（1）若F1和F2大小不变，越小，合力F越大。 （2）合力总比分力中任何一个都大。 F3F2F1FF1F3（3）如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F必增大。 3三力合成（1）基本方法：先求两个力的合力，再与第三个力合成。（2）若只要求大致了解合力的大小方向，可将三角形法则推广。例3（1）求4N，10N，12N三力的合力取值范围。（2）求4N，6N，12N三力的合力取值范围。解：（1）已知F1=4N，F2=10N，F3=12N， F1，F2的合力6NF1214N，则6NF314N， 三力的合力0F26N （2）已知F1=4N，F2=6N，F3=12N， F1，F2的合力2NF1210N，则10NF3， 三力的合力2NF22N（3）当|F1 - F2|F3|F1+F2|，则0FF1+F2+F3 当F3|F1+F2|，则最大的力 较小