《力的合成》教案1.doc

力的合成教案第一课时 目标定位.知道合力、分力以及力的合成的概念.理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则，会用平行四边形定则求合力，知道分力与合力间的大小关系.知道共点力的概念，会用作图法、计算法求合力一、合力、分力、力的合成合力与分力：如果一个力的作用效果与力和共同作用的效果相同，我们就称为和的合力，和为的分力力的合成：求几个力的合力叫做力的合成，力的合成是一种等效替代的方法共点力：几个力如果作用于物体上同一点，或者力的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力想一想：一个大人能够提起一桶水，两个小孩用力也可以提起这桶水那么大人用的力和两个小孩用的力有什么关系？哪个是合力？哪些是分力？答案效果相同，可以等效替代；大人的力是两个小孩作用力的合力，两个小孩的作用力是分力二、互成直角的两个力的合成两个互成直角的共点力的合成，可根据平行四边形定则，分别用计算法和作图法来求它们的合力两个以上的力的合成方法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力想一想：物体受多个力时，这几个力的合力是否也是物体受到的其中的一个力？答案合力与分力的关系是等效替代关系，分析物体的受力时，在效果上可以用这几个力的合力来代替这几个力但这个“合力”并不是物体“额外”受到的力.一、力的合成对合力和分力的理解()等效性：合力与分力产生的效果相同，可以等效替代()同体性：各个分力是作用在同一物体上的作用在不同物体上的力不能求合力力的合成遵循平行四边形定则力的合成遵守平行四边形定则，如图所示，即表示与的合力图合力和分力的大小关系()两分力大小不变时，合力随的增大而减小，随的减小而增大()当时，有最大值，；当时，有最小值，合力大小的范围为.()合力既可以大于，也可以等于或小于原来的任意一个分力例两个力和间的夹角为，两个力的合力为.以下说法正确的是()若和大小不变，角越小，合力就越小合力可能比任何一个分力都小合力总比任何一个分力都大如果夹角不变，大小不变，只要增大，合力就必然增大解析若和大小不变，角越小，合力越大，故错误；由力的合成方法可知，两力合力的范围合，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，故正确，错误；.如果夹角不变，大小不变，增大，合力可能增大，可能减小，如图所示，故错误答案针对训练关于几个力与其合力，下列说法正确的是()合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同合力与原来那几个力同时作用在物体上合力的作用可以替代原来那几个力的作用求几个力的合力遵循力的平行四边形定则解析合力与分力是“等效替代”的关系，即合力的作用效果与几个分力共同作用时的作用效果相同，合力的作用效果可以替代这几个分力的作用效果，不能认为合力与分力同时作用在物体上，所以、正确，不正确；求合力应遵循力的平行四边形定则，所以正确答案二、合力的计算方法求共点力的合力一般有两种方法：作图法作图法就是根据平行四边形定则作出标准的平行四边形，然后根据图形用测量工具确定出合力的大小、方向，具体操作流程如下：注意：在同一个图上的各个力，必须采用同一标度，并且所选力的标度的比例要适当计算法可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何关系求解对角线，其长度即为合力大小()相互垂直的两个力的合成(即)：合，合与的夹角的正切值 ，如图 所示图()两个等大的力的合成：平行四边形为菱形，利用其对角线互相垂直平分的特点可解得合 ，如图所示图图若，则合力大小等于分力大小(如图所示)例物体只受两个力和的作用， ，方向水平向左， ，方向竖直向下求这两个力的合力.解析法一图解法取单位长度为 的力，则分别取个单位长度、个单位长度，自点引两条有向线段和分别表示力、.以和为两个邻边，作平行四边形如图所示，则对角线就是所求的合力.量出对角线的长度为个单位长度，则合力的大小 用量角器量出合力与分力的夹角为，方向斜向左下解法二计算法实际上是先运用数学知识，再回到物理情景中在如图所示的平行四边形中，为直角三角形，根据直角三角形的几何关系，可以求得斜边的长度和与间的夹角，将其转化为物理问题，就可以求出合力的大小和方向，则 ， ，为，合力与的夹角为，方向斜向左下答案 ，方向与的夹角为斜向左下例两个大小相等的共点力和，当它们的夹角为时，合力大小为.如果它们的夹角为时，合力为多大？解析当和的夹角为时且，此时，即.当和的夹角为时，作力的合成的平行四边形如图所示，合力是平行四边形的对角线，则2F .答案针对训练水平横梁一端插在墙壁内，另一端装有一小滑轮.一轻绳的一端固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为 的重物，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力大小为(取 )()图 解析重物处于静止状态，所以悬挂重物的绳的张力是 对绳点受力分析：滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力和的合力，因同一根绳张力处处相等，即 .用平行四边形定则作图，由于拉力和的夹角为，则有合力 ，所以滑轮受绳的作用力为 ，方向与水平方向成角斜向下，故选.答案合力与分力的关系力的合成关于两个大小不变的力、及它们的合力，下列说法中正确的是()合力一定与、共同作用产生的效果相同两力、一定是同一个物体受到的力两力、与是物体同时受到的三个力大小随、间夹角的增大而增大解析只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在，所以、正确，错误；合力随两分力间夹角的增大而减小，错误答案两个共点力的大小分别为 ， ，则它们的合力可能为() 解析两个力的合力最大值 ，最小值为 ，与的合力范围为 ，故、正确答案合力的计算方法一个重为 的物体置于光滑的水平面上，当用一个 的力竖直向上拉该物体时，如图所示，重力与拉力的合力为()图 无法确定解析重力与拉力的合力合 ，方向竖直向下，正确。答案两个大小相等的共点力、，当它们之间的夹角为时合力的大小为 ，则当它们之间夹角为时，合力的大小为 () 解析设，当它们之间的夹角时，如图甲所示，由画出的平行四边形(为正方形)得合力为合.所以合 .当两分力和之间夹角变为时，同理画出平行四边形，如图乙所示由于平行四边形的一半为一等边三角形，因此其合力 .答案第二课时 实验：探究共点力合成的规律目标定位.练习用作图法求两个力的合力.验证互成角度的两个力合成的平行四边形定则实验原理：根据等效替代法，将橡皮筋的一端固定，另一端用两个力、，使其伸长一定长度，再用一个力作用于橡皮筋的同一点，使其伸长同样的长度，那么与、的作用效果相同；记下、的大小和方向，画出各个力的图示，就可以研究与、的关系了想一想：每次实验都必须保证结点的位置不变，这样做的目的是什么？答案每次实验都必须保证结点的位置不变，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，这是等效替代的思想实验器材：图板、白纸、图钉若干、细芯铅笔、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计两个、三角板、刻度尺一、实验步骤在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上的点处，橡皮筋的自然长度为，如图()所示让橡皮筋在互成的两个弹簧测力计的共同作用下沿方向由点伸长至点，此时弹簧测力计的示数分别为和，作出和的图示，如图()所示撤去和，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿伸长到点，此时弹簧测力计的示数为，如图()所示，在同一张纸上作出的图示图改变和的大小和方向，重复上述的实验和作图实验结论：用表示两个共点力和的线段为邻边作平行四边形，它们所夹的对角线线段与用一个力拉时几乎重合，我们可以认为合力可以用以两分力、的线段为邻边作出的平行四边形的对角线表示二、误差分析弹簧测力计使用前没调零会造成误差使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成误差两次测量拉力时，橡皮筋的结点没有拉到同一点会造成偶然误差两个分力的夹角太小或太大，、数值太小，应用平行四边形定则作图时，会造成偶然误差三、注意事项结点()定位点时要力求准确；()同一次实验中橡皮筋拉长后的点必须保持不变拉力()用弹簧测力计测拉力时要使拉力沿弹簧测力计轴线方向；()应使橡皮筋、弹簧测力计和细绳套位于与纸面平行的同一平面内；()两个分力、间的夹角不要太大或太小作图()在同一次实验中，选定的比例要相同；()严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力典例精析一、对实验原理的理解例如图所示是甲、乙两位同学在“共点力合成的规律”的实验中所得到的实验结果，图若用表示两个分力、的合力，用表示和的等效力，则可以判断(填“甲”或“乙”)同学的实验结果是符合事实的解析由题设可知，为和的合力，通过平行四边形定则所得，而是和的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮筋时的拉力，显然的方向应在细线的方向上，因甲同学的方向与细绳在同一直线上，故甲同学的实验结果是符合事实的答案甲借题发挥理解实验原理是做好实验的关键，实验器材的选择实验方案的设计、实验步骤的安排、实验误差分析等都必须依据实验原理来进行二、实验操作要求例在“共点力合成的规律”实验中：()部分实验步骤如下，请完成有关内容：将一根橡皮筋的一端固定在贴有白纸的竖直平整木板上，另一端绑上两根细线在其中一根细线挂上个质量相等的钩码，使橡皮筋拉伸，如图甲所示，记录：、.将步骤中的钩码取下，分别在两根细线上挂上个和个质量相等的钩码，用两光滑硬棒、使两细线互成角度，如图乙所示，小心调整、的位置，使，记录图()若通过探究得到“力的平行四边形定则”，那么图乙中 .答案()步骤：钩码个数(或细线拉力)橡皮筋与细线结点的位置细线的方向(说明：能反映细线方向的其他记录也可以)步骤：橡皮筋与细线结点的位置与步骤中结点的位置重合钩码个数和对应的细线方向()三、实验数据的处理例将橡皮筋的一端固定在点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为 、最小刻度为 的弹簧测力计沿着两个不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到点时，两根细绳相互垂直，如图所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出图图()由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为和(只需读到 )()在图方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力解析()弹簧测力计的读数分别是 ， .()如图所示根据测量结果，每小格代表 ，将保证力的图示较准确，若每小格代表 ，则 的力表达上容易造成误差，在确定合力大小时，更容易造成较大误差力的图示应有刻度、箭头答案()()如解析图所示(四川绵阳期末)在“探究共点力合成的规律”实验中，先将橡皮筋的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳；先后两次拉伸橡皮筋，第一次用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋，第二次用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮筋()在实验中，下列做法正确的是弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应贴近水平木板且与木板平行拉橡皮筋的细绳要适当长些，标记同一细绳方向的两点要适当远些用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉力的夹角越大越好用两个弹簧测力计通过两细绳互成角度地拉橡皮筋时，两拉力的夹角越小越好()实验中，要求先后两次力的作用效果相同，指的是第一次两个弹簧测力计的示数和之和等于第二次弹簧测力计的示数第一次两个弹簧测力计的示数和之差等于第二次弹簧测力计的示数橡皮筋伸长到同一长度橡皮筋沿同一方向伸长到相同长度答案()()如图甲所示，在竖直平面内，将小圆环挂在橡皮筋的下端，橡皮筋长度为.用两根弹簧测力计拉动小圆环到点，小圆环受到作用力、和橡皮筋的拉力，如图乙所示()如图乙，此时要记录下拉力、的大小，并在白纸上记下，以及点的位置；图()实验中，不必要的是()选用轻质小圆环弹簧测力计在使用前应校零撤去、，改用一个力拉住小圆环，仍使它处于点用两根弹簧测力计拉动小圆环时，要保持两弹簧测力计相互垂直()图丙中是用一个弹簧测力计拉小圆环时，在白纸上根据实验结果画出的图示与中，方向一定沿方向的是解析()力是