《力的合成》教学设计

1 3 4 力的合成力的合成 教学设计教学设计 教学目标教学目标 一 知识与技能一 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 过程与方法二 过程与方法 1 动手操作 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 教学难点教学难点 平行四边形定则 的理解 教学方法教学方法 实验探索法 启发式教学 教教 具具 多媒体 平行四边形定则演示器 钩码 三角板 方木板 白纸 弹簧秤 两个 橡皮条 细绳两条 刻度尺 图钉 几个 教学过程教学过程 一 导入新课一 导入新课 教师活动 用多媒体展示图片 3 4 1 边解释如图甲一个人用力 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 的作用与 F1 F2的共同作用有什么关系 图 3 4 1 学生 1 F 的效果和 F1 F2共同作用的效果是一样的 都是把这桶水提起来 学生 2 可以用 F 替代 F1 F2 或者用 F1 F2替代 F 教师总结 很好 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 那么 F 与 F1 F2之间又存在着什么 样的关系 遵循什么样的规律呢 导入新课 板书课题 第四节 力的合成 二 进行新课二 进行新课 一 力的合成 一 力的合成 学生回答 一个物体受到几个力的共同作用效果与一个力对物体的作用的效果相同时 这个力就叫做那几个力的合力 原来的那几个力叫做分力 板书 求几个力的合力的过程叫力的合成 2 二 探究由分力求合力的方法 二 探究由分力求合力的方法 教师活动 提出问题如何用一个力等效代替两个互成角度的力呢 并引导学生进行 猜想讨论 教师引导学生得出 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 所需实验器材 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 6 个 教师活动 指导学生首先设计实验步骤 然后巡视指导学生实验 学生活动 根据实验方案 实验器材设计实验步骤 然后分工合作 进行实验 探究求两个互成角度力的合力的实验步骤 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 的另 一端系着绳套 3 如图 3 4 2 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 3 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 4 按同一标度 作出 F1 F2和 F 的力的图示 5 观察 F1 F2 F 图示具有什么特点 相互之间有什么联系 尝试用三角板以 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 得出结论 合力 F 不能简单地用 F1和 F2的代数和表示 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 教师提问 为什么两次都要把结点拉到同一位置 学生回答 保证两次拉力的效果相同 教师提问 拉动橡皮筋时 两只弹簧秤与木板不平行可以吗 学生回答 不可以 两只弹簧秤的拉力将大于两只弹簧秤与木板平行时的拉力 教师总结 仔细观察发现 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 因此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 这就是平行四边形定则 图 3 4 2图 3 4 3 图 3 4 4 3 板书 两个力合成时 以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形 这两个邻边之间 的对角线就表示合力的大小和方向 这个法则就叫平行四边形定则 师生共同讨论 两个共点力的合力与二力夹角的关系 1 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 2 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 F F1 F2 3 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 随夹角增大 合力逐渐减小 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 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 也可等于 F2 C 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 F1 F2 F F1 F2 若 取 F1 2N F2 3N 则 1N F 5N 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 2 运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力 见多媒体 力 F1 45N 方向水平向右 力 F2 60N 方向竖直向上 用作图法求解合力 F 的大 小和方向 解 方法 一 作图法 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 F 15N 即可求出 5 0 L 方法 二 计算法 三 共点力 三 共点力 教师活动 让学生自学共点力的概念 然后让学生回答如下问题以检验其自学情况 1 什么样的力是共点力 2 你认为在掌握共点力的概念时应注意些什么问题 3 力的合成的平行四边形定则有没有适用条件 适用于什么情况 学生回答 1 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作用 在同一个点上 或者虽然不是作用于同一点上 但是它们的延长线交于一点 这样的 一组力叫做共点力 2 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 3 力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况 三 课堂小结三 课堂小结 提问让学生回答 教师总结 见多媒体课件 四 布置作业 四 布置作业 物理作业本 P51 P53 五 板书设计五 板书设计 4 3 4 力的合成 1 力的合成 一个物体受到几个力的共同作用效果与一个力对物体的作用的效果相同时 这个力就 叫做那几个力的合力 原来的那几个力叫做分力 求几个力的合力的过程叫力的合成 2 探究由分力求合力的方法 两个力合成时 以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形 这两个邻边之间的对角 线就表示合力的大小和方向 这个法则就叫平行四边形定则 3 共点力 如果一个物体受到两个或更多的力的作用 有些情况下这些力共同作用在同一点上 或者虽不作用在同一点上 但它们的延长线交于一点 这样的一组力叫做共点力 力的平行四边形定则只适用于共点力 1 1 合合力力 合合力力 一一个个力力产产生生的的效效果果跟跟几几个个力力共共同同产产生生的的效效果果相相同同 这这个个 力力叫叫做做那那几几个个力力的的合合力力 原原来来的的几几个个力力叫叫做做分分力力 求求几几个个力力的的合合力力的的过过程程或或方方法法 叫叫做做力力的的合合成成 说明 在实际问题中 就可以用这个力来代替那几个力 这 就是力的等等效效代代替替等等效效代代替替 而而不不是是物物体 体又又多多受受了了一一个个合合力力 2 2 力力的的合合成成 力力的的合合成成 5 探探究究求求合合力力的的方方法法探探究究求求合合力力的的方方法法 思思考考1 F2 F合 合 F1 O 求求两两个个力力的的合合力力时时 可可分分别别用用表表示示这这两两个个力力的的线线段段 为为邻邻边边作作平平行行四四边边形形 这这两两个个邻邻边边之之间间的的对对角角线线对对角角线线就就代代表表 合合力力的的大大小小和和方方向向 这这叫叫做做力力的的平平行行四四边边形形定定则则平平行行四四边边形形定定则则 3 3 结结论论 结结论论 6 4 4 多多力力合合成成的的方方 法法 F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 先先求求出出任任意意两两个个力力的的合合 力力 再再求求出出这这个个合合力力跟跟第第三三个个 力力的的合合力力 直直到到把把所所有有的的力力都都 合合成成进进去去 最最后后得得到到的的结结果果就就 是是这这些些力力的的合合力力 思思考考 合合力力是是否否一一定定比比分分力力大大 5 5 合合力力与与分分力力间间夹夹角角 关关 系系 0 时时 即即F1 F2共共线线同同方方向向 F合 合 F1 F2 合合力力方方向向与与两两个个力力的的方方向向相相同同 180 时时 即即F1 F2共共线线反反方方向向 F合 合 F1 F2 合合力力方方向向与与分分力力F1 F2中中较较大大 的的方方向向相相同同 合合力力的的取取值值范范围围 F1 F2 F合 合 F1 F2 夹夹角角 越越大大 合合力力就就越越小小 F合 合随 随F1和和F2的的夹夹角角增增大大而而减减小小 F F合 合可 可能能大大于于 等等于于 小小于于 F F1 1 F F2 2 7 如如果果一一个个物物体体受受两两个个或或多多个个力力作作 用用 这这些些力力都都作作用用在在物物体体上上的的同同一一同同一一 点点点点 或或者者虽虽不不作作用用在在同同一一点点上上 但