高中物理人教必修一3.4 力的合成和分解教学设计

1、第三章 相互作用力3.4 力的合成和分解力的分解和力的合成均是矢量运算的工具，是高中物理的基石。教材中依据等效思想给出合力与分力概念，并通过实验探究推理归纳出矢量运算普遍遵守的法则平行四边形定则，使学生对矢量和标量认识更加深刻。矢量运算始终贯穿在高中物理的全过程中，具有基础性和普遍性。生已经通过实验探究，感悟和理解了合力、分力的概念和平行四边形定则，与力的合成相比，力的分解难点是一个确定的力可以分解成无数组分解的方法，力的分解不是唯一的，要根据对已知了的实际情况进行分解。【物理观念】能够从力的作用效果理解合力、分力、力的合成和力的分解；【科学思维】理解平行四边形运算法则和特点，掌握平行四边形法

2、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。【科学探究】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。【科学态度与责任】通过力的合成和分解的学习，感受对立统一的观点在物理学中的意义；通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神。【教学重点】1.合力与分力的关系。2.平行四边形定则及应用。【教学难点】1.理解合力与分力的等效替代关系。2.实验探究力的合成所遵循的平行四边形定则。PPT【新课导入】一个静止的物体，在某平面上受到 5 个力作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”，上述

3、问题就迎刃而解了。你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？【新课讲授】一 、合力和分力知识回顾共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用 线相交于一点，这几个力叫作共点力。生活中常常见到这样的事例：例如，两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水，水桶静止（图3.4-1甲）；一个大人单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止（图3.4-1乙）。一盏吊灯悬吊在天花板上保持静止，悬线对吊灯的拉 力是F（图3.4-2甲），若用两根线共同悬挂吊灯，悬线上 端分别固定在天花板的左右两处，线的拉力是F1和F2，也 能产生使吊灯保持静止的效果（图3.4-2乙）。假设一个力单独作用的效果跟某几

4、个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。 假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相 同，这几个力就叫作那个力的分力。二、力的合成和分解（实验：探究两个互成角度的力的合成规律）在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成把求一个力的分力的过程叫作力的分解力的合成是一种等效替代的方法，即用一个假设的力去代替几个共同作用的力，代替后产生的效果与原来几个力共同作用时相同。力的合成中，分力是客观存在的物体真实受到的力，合力是假想力，用于等效替代分力。力的分解是一种等效替代的方法，即用几个假设的力去代替一个单独作用的力，代替后产生的效果与原来一个力单独作用时相同。力的分解中，合力

5、是客观存在的物体真实受到的力，分力是假想力，用于等效替代合力。实验：探究两个互成角度的力的合成规律器材：两个弹簧秤、橡皮条、细绳、 木板、白纸、图钉、刻度尺等 步骤1：用两个力F1、F2共同作 用在橡皮条上，使橡皮条从E点伸长到O点。记下F1、F2的大小和方向步骤2：只用一个弹簧称将同一个橡皮条从E伸至O点。记下F的大小和方向。步骤3：用同一标度，将三个力在同一点用力的图示出来，观察它们之间的位置关系。实验结论：多次实验后，可得出结论：在实验误差允许的范围内，两个力的合力为以这两分力为邻边作出的平行四边形的对角线注意下面几个问题:1.沿细绳方向就是几个力的方向，因此要将细绳方向描在木板的白纸上

6、；2. F1、F2、F的大小由弹簧测力计读出，用力的图示法在纸上画出表示几个力的箭头；3. 怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系？在上述实验中，如果把图 3.4-3乙和图 3.4-3丙的操作顺序对调，即先用拉力 F把圆环拉到 O点，再用拉力 F1 和 F2 共同拉圆环产生相同效果，则 F1 和 F2 就是 F的分力，这就变成了“探究力的分解规律”的实验。由于各个力的数据都没有改变，因此，力的分解也遵从平行四边形定则。平行四边形定则两个力合成时，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代表合力的大小和方向。这个法则就叫平行四边形定则。应用平行四边形定则时注意四

7、点：分力、合力的起点相同分力、合力的标度比例一致虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线求合力时既要得出合力的大小还要得出力的方向1、作图法根据两个力的大小和方向，按一定的标度用力的图示从力的作用点起作出两个分力F1、F2以F1、F2为邻边作平行四边形，从而得到F1、F2之间的对角线根据分力的标度，量得的对角线长度就代表了合力的大小，对角线与任一分力的夹角就代表合力的方向总结：作图法求合力时，作图时的注意事项：（1）合力、分力要共点，实线、虚线要分清；（2）合力、分力的标度要相同，作图要准确；（3）对角线要找准【例题】某物体受到一个大小为32 N的力，方向水平向右，还受到另一个大小为44 N的 力

8、，方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合力的大小和方向。需要指出的是，如果没有限制，对于同一条对角线， 可以作出无数个不同的平行四边形（图3.4-5）。也就是说， 同一个力 F 可以分解为无数对大小、方向不同的分力。一 个已知力究竟应该怎样分解，要根据具体问题来确定。如果两个以上的共点力作用在一个物体上，也可以应 用平行四边形定则求出它们的合力。先求出任意两个力的 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。对于多个力的合成，可以先求出任意两个力的合力，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

9、.小 结：1. 合力与分力的关系是“等效替代”。2. 平行四边形定则：不在一条直线的两个力的合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。3. 合力与分力的大小关系: （1）合力大小范围F1 - F2FF1 + F2 合力不一定比分力大 （2）在两个分力F1、F2大小不变的情况下， 两个分力的夹角越大，合力越小。 （3）合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大。三、矢量和标量既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物 理量叫作矢量（vector）。只有大小，没有方向，相加时遵 从算术法则的物理量叫作标量（scalar）。力的合成，可以认为是力的相加。二力相加时，不能 简单地把两个力的大小相加，而要按平行四边形定则来确 定合力的大小和方向。我们曾经学过位移。一个人从A 走到B，发生的位移 是AB，又从B 走到C，发生的位移是BC。在整 个运动过程中，这个人的位移是AC，AC是合位移。如果平行地移动矢量 BC，使它的始端B与第一次位移 的始端 A 重合，于是我们看到，两次表示位移的线段构成 了一个平行四边形的一组邻边，而表示合位移正是它们所 夹的对角线AC（图3.4-8）。所以说，位移合成时也遵从平行四边形定则 尤其