高中物理：《怎样求合力》教案沪科版必修1.doc

4.1 怎样求合力一、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)、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(1条)、8开白纸(1张)、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(1)1654年，在德国的马德堡市，有人做了一个轰动一时的实验。在实验中，把两个空心铜制半球合在一起，抽去球中的空气后，用两支马队向相反的方向拉这两个半球，结果，当两支马队各增加到8匹马时，才将它们拉开，这就是著名的马德堡半球实验。如果用两头大象来代替两支马队，这两个半球也能被拉开，从力的作用效果上看，一头大象的拉力与8匹马的拉力是否相同？（2）将橡皮筋一端固定在M点，用互成角度的两个力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。?/P F与F1、F2的共同作用效果是否相同？两把弹簧秤的拉力可由一把弹簧秤的拉力替代吗？提问：在生活中，我们还能见到哪些一个力的作用效果与两个或者更多个力作用效果相同的事例呢？总结：一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，反过来，多个力的作用效果可由一个力替代。即：当一个物体受到几个力共同作用时，如果能用另外一个力代替它们，并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果相同，那么这个力就叫做那几个力的合力，那几个力叫做这个力的分力。2新课教学提问：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。)两个人在打夯时，他们用来提夯的力是互成角度的那么，两个互成角度的力又该如何合成求它们的合力呢？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。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。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，请右边同学拉橡皮筋，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。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。强调邻近，利用两个三角板作平行四边形。)现在请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。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。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角线就表示合力的大小和方向。这就是平行四边形定则。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。3小结(1)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。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。4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