3.4力的合成教案

新人教版新人教版 3 4 3 4 力的合成力的合成 新世纪高中高一物理组新世纪高中高一物理组 一 教材内容与地位 一 教材内容与地位 教材分析 教材分析 本节为 普通高中物理课程标准 必修模块 物理 中第二个二级主题 相互作用与运动规律 中所涉及的内容 此节是在掌握前边三种力的基础上 来研究如 何求几个力的合力的方法 只有学好了力的合成及下一节力的分解才能学习物体的受力分 析 乃至对学习后面的牛顿运动定律都是有很大的决定意义 学情分析 学情分析 学生对前边的三大力已经初步掌握 对力是矢量与标量的区别也初步掌握 但是学生一直以来都习惯于代数计算 因此在教学中要注意纠正学生的一贯错误 实验是 学生接受物理知识最符合认知规律的方法 本节课的教学设计正是基于实验 让学生亲自 实践 实验探究 培养学生的实验探究 团结合作 归纳总结等能力 但由于学生的层次 不齐 对宏志班的学生采取学生自己探究求合力的方法 普通班的学生则在老师的提示下 进行探究 甚至要有针对性的提示 二 教学目标二 教学目标 一 知识与技能 1 能够从力的作用效果理解合力 分力 力的合成 共点力的概念 2 通过实验理解力的合成方法 进一步理解平行四边形运算法则和特点 掌握平行四 边形法则 知道它是矢量合成的普遍规律 知道矢量与标量运算法则是不同的 3 学会用作图法求合力 注意矢量的运算结果要明确矢量的方向 4 知道分力的夹角对合力大小的影响 学会进行动态研究 并在变化中寻找规律 5 用力的合成分析日常生活中的问题 二 过程与方法 1 通过演示实验引出合力和分力的概念 了解物理学常用的方法 等效替代法 在 以后的学习中 如运动的合成与分解 等效电路等都要用到等效替换的方法 2 能够将力的合成拓展应用于实际生产生活 开拓解决问题的思路 突出培养学生的 学习能力和学科应用能力 三 情感态度与价值观 1 通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神 2 逐步感悟物理学不仅仅包含可供广泛应用的物理原理 还包含在问题的研究过程中 培养科学的思维方式 研究方法 三 教学重点 教学难点三 教学重点 教学难点 重点 重点 1 合力与分力的关系 2 平行四边形定则及应用 难点 难点 实验探究方案的设计与实施 及在实验中学生的严谨程度 四 教具准备四 教具准备 多媒体课件 学生分组实验器材 木板 白纸 图钉 若干 橡皮筋 细绳套 两根 弹簧秤 两只 三角板 铅笔 五 课时安排五 课时安排 1 课时 六 教学过程六 教学过程 1 播放歌曲 众人划桨开大船 片段 刚才这首歌大家可能都听过 叫做 众人划桨 开大船 从物理学的角度说 一个人划桨产生的力太小不能开大船 众人划桨产生的力合 起来才能开动大船 如果知道每个人划桨的力 怎样求合起来的力呢 学习了这一节课后 我们就可以解决这个问题了 2 演示实验演示实验 目的是引出合力 分力 力的合成的概念目的是引出合力 分力 力的合成的概念 尽量使水桶大些和水多 些 一个女生搬不动 让学生把一桶水或一个重物从地面上想办法放在桌面上 师 对一个大个同学提问 这位同学你的做法是什么 请具体操作一下 生 我用一只手就可以把它提到桌面上 同时演示 师 对瘦弱的女生提问 你们的做法是什么 生 我们可以两个人 或三个人 把它抬上来 同时演示 灵活掌握 师 同学们仔细观察会发现 一位力气大的同学只用一只手一个力就可以把水桶从地 面提到桌面上 两个女同学用两只手给水桶两个力 同样也把水桶从地面移动到桌面上 不同的同学用不同的方法达到了一个共同的目的 在提水桶这个事件上 这一个力产生的 作用效果和两个力的作用效果是相同的 生活中还有哪些例子可以说明同样的问题 生 举身边的例子 几个学生一起抬桌子 等相比较等等 师 给出课件中图片 斜拉桥 在这些例子中 一个力与几个力产生了同样的效果 可以用这一个力代替那几个力 这一个力与那几个力是什么关系 当然是在学生提前预习 的基础上 生 这一个力是那几个力的合力 那几个力是这一个力的分力 师 请同学们用自己的话总结什么叫合力 生 当一个物体受到几个力共同作用时 我们常常可以求出这样一个力 这个力的作 用效果跟原来几个力的作用效果相同 这个力就叫做那几个力的合力 注意效果相同注意效果相同 师 原来的那几个力叫做分力 你能用自己的话总结一下什么是力的合成吗 生 求几个力合力的过程叫做力的合成 师 那么几个力的合力怎样来求呢 下面我们设计一个实验来探究一下求合力的方法 4 4 实验探究求合力的方法 实验探究求合力的方法 师 怎样求合力呢 我们先来看一个演示实验 用两只弹簧秤提起一个重物 两只弹 簧秤拉力的方向都向上 分别读一下两只弹簧秤的读数 然后用一只弹簧秤提起这个物体 看这时弹簧秤的读数 找出两只的读数与一只的读数之间的关系 逐渐让两只弹簧秤分开 成一定角度 再成一定角度 再读一下两只弹簧秤的读数与一只弹簧秤的读数的关系与上一次相同吗 目的是为后面的两个分力夹角的变化做铺垫 注意 注意 学生需要仔细观察读数 生 观察实验现象 读取实验数据并进行简单处理 第一次一只弹簧秤的读数等于两 只弹簧秤的读数之和 第二次一只弹簧秤的读数不等于两只弹簧秤的读数之和 而是比两 只弹簧秤读数之和稍微小一些 师 微笑鼓励 这位同学观察得很仔细 按照算术法则 两只弹簧秤的读数之和应该 等于一只弹簧秤的读数 可见力的合成并不是简单地相加减 那么它们之间的关系到底是 怎样的呢 提出疑问引出新课 师 下面来探究求力合成的方法探究求力合成的方法 根据我们提供的器材 同学们分小组讨论 抓住合力和分力效果相同合力和分力效果相同这一关键 设计 实验方案 选择适当的仪器 把不需要的仪器放在一边 这里仪器的提供可以有一些干扰 项 比如说放置小车和打点计时器 锻炼学生选择仪器的能力 注意 启发学生设计的关键是 两个力共同作用的效果和一个力单独作用效果相同 怎 样设计才能够更容易控制两种情况下力的作用效果相同 师 在做实验之前 让一个小组的同学介绍他们的实验器材的选择和实验方案的设计 过程 生 力的作用效果有两种 一种是改变物体的运动状态 一种是使物体发生形变 要探 究一个力的作用效果和两个力的作用效果相同 从这两个方面入手都可以 只是用力改变 物体的运动状态不如使物体发生形变容易控制 所以我们选择的是用力改变物体的形变这 种方法来探究合力和分力的关系 对于物体的选择 我们选择了容易发生形变的橡皮筋来 进行 在一个力和两个力共同作用下让橡皮筋的形变量相同 我们组选择的仪器是 方 木板 白纸 弹簧秤 两个 橡皮筋 两条 细绳 两条 刻度尺 或三角板 图 钉 若干 用来固定白纸 注 要多了解各个组的实验器材的选择情况 指出他们的优点和不足 帮助他们改进 自己的设计 这里仅举一例作为代表 师 教师对说得好的组给予表扬并根据同学们自己选择的器材来设计实验方案 首先考 虑实验步骤怎样进行 师 提示 在这个实验中一个力与两个力等效的标志等效的标志是什么 生 1 橡皮筋伸长量相同 生 2 除了伸长量相同之外还应该伸长到同一个位置 因为力是矢量 既有大小又有方 向 师 刚才第二个同学补充得非常好 一定要考虑到力的矢量性 两次实验中橡皮筋应该 伸长到同一个位置才能保证作用效果完全相同 多媒体展示设计较好的组学生的实验步骤设计参考案例 补充 对于较差的班级 学补充 对于较差的班级 学 生实验步骤的设计可能欠缺一些 老师可以多提示 再演示一次之后再让学生分组去做 生实验步骤的设计可能欠缺一些 老师可以多提示 再演示一次之后再让学生分组去做 总之必须由学生自己找出规律总之必须由学生自己找出规律 实实验验步步骤骤 在在教教师师的的引引导导下下或或小小组组学学生生充充分分讨讨论论过过程程中中 由由小小组组同同学学协协商商提提出出 也也可可以以每每个个小小组组采采取取完完全全相相同同的的实实验验步步骤骤 1 在桌上平放一个方木板 在方木板上铺上一张白纸 用图钉把白纸固定好 2 用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点 A点的位置应该靠近顶端中点 在 橡皮筋的另外一端拴上两条细绳 细绳的另外一端是绳套 3 用弹簧秤分别钩住绳套 互成角度地拉橡皮筋 使橡皮筋伸长 结点达到某一位置 4 用铅笔记下 的位置和两条细绳的方向 分别读出两只弹簧秤的示数 在同一 条件下 5 用铅笔和三角板在白纸上从 点沿着两绳的方向画直线 按照一定的标度作出两 个力 1和 2的图示 6 只用一只弹簧秤 通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置 点 读出弹簧秤的 示数 记下细绳的方向 按同一标度作出这个力 的图示 7 探究这三个力的大小及方向的关系 注意事项 同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是 将两只弹簧秤钩好后对拉 若两 只弹簧秤在拉的过程中 读数相同 则可选 若不同 应另换 直至相同为止 使用时弹 簧秤与板面平行 在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下 应使拉力尽 量大一些 以减小误差 画力的图示时 应选定恰当的标度 尽量使图画得大一些 但也不要太大而画出纸 外 要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力 在同一次实验中 橡皮条拉长的结点O位置一定要相同 由作图法得到的F和实际测量得到的F 不可能完全符合 但在误差允许范围内 可认为F和F 符合 学生实验时 教师巡回指导当看到学生基本都做好之后 太慢的也不要总等 教师再学生实验时 教师巡回指导当看到学生基本都做好之后 太慢的也不要总等 教师再 加以引导 还要注意课时 加以引导 还要注意课时 此后 可以由小组进行数据处理和讨论 教师在巡查的过程中 发现做的好和不够 好的 选择具有代表性的小组 全班展示实验结论 期间其他组可以随时质疑和补充 师 请同学们取下白纸 把实验器材整理好 然后仔细分析三个力的图示 大小有没有 关系 是不是合力大小等于两个分力大小之和 生 大小没有绝对的关系 合力的大小并不等于两个分力大小之和 师 建议同学们把合力和分力的末端用虚线连接起来 生 1 虚线和原来的两个分力构成了一个四边形 生 2 好像是矩形 两个力成 90 角的同学 生 3 好像是菱形 生 4 兴奋地喊了起来 总结几组同学的实验结果 这个四边形应该是平行四边形 师 微笑 对 最为一般的结论是这两条虚线和两个分力组成的图形是平行四边形 师 继续分析 合力与两个分力处于平行四边形的什么位置 生 合力在平行四边形的对角线上 两个分力为平行四边形的两条邻边 师 平行四边形的对角线有两条 合力在哪一条上 生 两个分力为邻边的之间的对角线上 师 你能用自己的语言准确地描述合力与分力之间的关系吗 生 两个力合成时 以表示这两个力的线段为邻边 这两个邻边之间的对角线就代表了 合力的大小和方向 师 总结 这就是今天我们用自己设计的实验探究出的结论 这个结论叫做平行四边平行四边 形定则 形定则 下面我们通过一个例题进一步加深对平行四边形定则的理解 多媒体出示例题 学生默默读题并尝试解决例题多媒体出示例题 学生默默读题并尝试解决例题 例题 力F1 45 N 方向水平向右 力F2 60 N 方向竖直向上 求这两个力合力的大 小和方向 师 请同学说一下自己的思路 生 我是分这样几步进行的 选择标度 用 1 cm 代表 15 N 用三角板作出两个力的图示 作出和两个力大小相等的平行线 完成平行四边形 连接两力之间的对角线 即表示合力 用刻度尺量出对角线的长度 通过比例关系求出合力的大小 用量角器量出合力与分力之间的夹角 得到合力的大小是 75 N 与 45 N 的力的夹 角是 53 师 如果改变两个力之间的夹角 将两个力之间的夹角改为 60 和 120 则合力分别 是多大 学生作图求解 投影学生作图学生作图求解 投影学生作图 生 当夹角是 60 时 两个力的合力是 90 N 当夹角是 120 时 两个力的合力是 54 N 师 根据我们上面的计算 在两个分力大小不变的情况下 改变两个分力的夹角 合力 怎样变化 生 合力随夹角的变大而变小 随夹角的变小而变大 合力随夹角的变大而变小 随夹角的变小而变大 师 什么情况下合力最大 什么情况下合力最小 生 当两个分力之间的夹角为当两个分力之间的夹角为 0 0 时两个力的合力最大 最大值为二力之和 当两个分时两个力的合力最大 最大值为二力之和 当两个分 力之间的夹角为力之间的夹角为 180 180 时两个力的合力最小 最小值为二力之差时两个力的合力最小 最小值为二力之差 师 可见合力的范围在二力之和和二力之差之间 请同学们观看动画 在两个分力夹角 变化时合力大小的变化情况 学生观看动画 进一步体会合力的大小和分力夹角之间的关系 动画用动画用 FlashFlash 模拟 模拟 具有动感具有动感 师 前面学习的都是两个力的合成 如果是三个力或者三个以上的力的合成 应该怎样 进行处理 生 我们可以先求出两个力的合力 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 最后得到的结果就是这些力的合力 5 共点力 师 同学们自学课本上有关共点力的知识 在阅读的时候注意这样几个问题注意这样几个问题 什么样的力是共点力 你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题 力的合成的平行四边形定则有没有适用条件 如果有 适用条件是什么 注 这一部分知识相对简单 可以通过学生自学锻炼学生的阅读能力和自学能力 生 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个点上 但是他们的延长线交于一点 这样的一组力叫做共点 力 生 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 生 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 只适用于共点力作用的情况 最后教师做以总结详细见课件上以总结详细见课件上 附加 本节的科作业附加 本节的科作业 下面的练习可针对不同层次的学生适当安排 前面的讨论 后面的题如果时间不够下面的练习可针对不同层次的学生适当安排 前面的讨论 后面的题如果时间不够 可以留作课下做 可以留作课下做 生活中的物理 1 斜拉桥的主塔为什么要建得很高 通过学生讨论 得出结论 合力大小与分力的方向有关 当分力的大小不变时 分力的夹 角越小合力越大 分力的夹角越大合力越小 2 水平地面上有一辆车 现在一个人能拉动 那么换成两个人拉一定能拉动吗 通过学生讨论 得出结论 合力不总大于分力 减小两个分力之间的夹角可增大合力 小试身手 轻松过关 1 关于两个大小一定的力的合力 以下说法中正确的是 A 两个力的合力总大于原来的任意一个力 B 两个力的合力至少比原来的一个力大 C 合力的大小随两个力之间的夹角增大而减小 D 合力的大小介于二力之和与二力之差的绝对值之间 2 两个共点力的大小分别为 8 N 3 N 它们之间的夹角可任意变化 则其合力的大小可能 是 A 3 N B 8 N C 10 N D 15 N 3 两个大小和方向都确定的共点力 其合力的 A 大小和方向都确定 B 大小确定 方向不确定 C 大小不确定 方向确定 D 大小方向都不确定 4 两个共点力同向时合力为a 反向时合力为 b 当两个力垂直时 合力大小为 A B C D 22 ba 2 22 ba ba 2 ba 基础训练 锋芒初显 5 两个大小相等同时作用于同一物体的共点力 当它们间的夹角为 90 时 其合力大小为 F