《力的合成》教学设计

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《力的合成》教学设计

*_**学 胡某某

【教学目标】

一、知识与技能

1．从力的效果的“等效”角度理解合力的意义；

2．知道力的合成遵循平行四边形定则。

二、过程与方法

1．通过合力与分力概念的建立过程，了解物理学中常用的研究方法：等效替代法；

2．初步了解科学探究方法并体验科学探究过程。

三、情感态度与价值观

1．通过学习，了解合力在日常生活、生产中的应用；

2．在探究过程中培养学生严谨、实事求是的科学态度；

3．在探究过程中，使学生懂得合作与交流在学习与科学探究中的重要性。

【教学过程】

一、引入分力与合力的概念

教师：同学们从初二开始学“力”，但大家见过力吗？

学生：没有。

教师：可以感受到力吗？

学生：可以。

教师：是的，我们可以通过力的“效果”来感受力。比如，一本书放在手上，书对手的“压”这个效果让我们感受到压力；书本受到了“支撑”的效果，所以书本受到了支持力。

教师：在物理学中，我们用力的图示来表示这个效果，表示力。

教师：力的作用效果千姿百态。两个女生对水桶施加两个力可以提起一桶水，使其悬停在在空中；一个男生对水桶施加一个力也可以提起一桶水使其悬停在空中。 这两个力的效果与这一个力的效果都是使水桶悬停在空中，效果相同。这两个力就叫这一个力的分力，这一个力就是这两个力的合力。效果相同的力可以相互替代。

二、引入力的合成概念并探究分力与合力的关系

1、力的合成概念

教师：物理学中把已知分力求合力叫力的合成，力的合成就是要寻找几个分力与合力间有什么关系。我们还是以“提水”为例来分析，但水桶太重，所以我们提质量较小的勾码。

2、同一直线上的力的合成

教师：用两个竖直向上的力提起勾码，读出两个力的大小；再用一个力提起勾码，读出力的大小，发现两个分力的和与一个合力大小相等。即两分力同向，则分力与合力关系为代数关系F=F1+F2，合力方向与分力方向相同。同理易知两分力反向，分力与合力的关系为代数关系F=F1-F2，合力方向与大的分力同向（F1为大的力）。

3、互称角度的力的合成

教师：如果两个分力互成一定角度，两分力F1、F2与合力F可能是怎样的关系呢？

引导学生猜想

教师：是不是还是代数相加呢？

学生：是……，不是……

教师：实践是检验真理的唯一标准。做实验。

通过演示实验发现不是相加。

教师：是不是代数相减呢？

学生：不是……

教师：做实验。

通过演示实验发现不是代数相减。

教师：到底是什么关系呢？

引导学生猜想

教师：刚刚通过实验发现合力大小在两分力代数差与代数和之间，我们无法通过代数去找到关系，那么我们是不是可以尝试着用几何关系来试试呢？

教师：用力的图示画出两个分力，一个合力，然后把合力平移到左图，再用虚线把三个力的箭头连起来。同学们有什么发现？

学生：是一个四边形。

教师：是一个什么四边形？

学生A：是平行四边形。

学生B：不一定是平行四边形，缺乏依据。

教师引导：大家希望是一个什么四边形？

学生：希望是平行四边形

教师：为什么？

学生：简单，有规律。

教师：伽利略有这样一句话：“自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。一切运动都是以最简单的秩序进行的。落体运动一定是一种最简单的变速运动，它的速度均匀变化。”

教师引导：刚刚有同学说我们没有足够的理由说是平行四边形，是的，我们没有足够的理由，但我们希望它是，相信它是。

教师：它是不是遵循平行四边形的关系，我们还要通过实验验证假设，或者进行理论上的逻辑推理证明我们的假设。

设计实验，制定实验方案

实验前提问来指导学生实验

教师：请大家结合第一个问题，初步给出实验设计思路。

1.研究对象是谁？如何得到合力F与分力F1、F2？如何保证F与F1、F2 的作用效果是相同的？

2.实验过程中需要记录哪些数据？（方向如何记录）。如何准确直观的描述力的大小和方向？

3.实验应该注意哪些问题？

1）同一次实验小圆环要拉到同一个位置（保证了大小、方向相同，实现前后两次作用的等效）两个分力取多大的夹角？都可以。大致取60ｏ—120ｏ

2）要记录小圆环的位置

用力的图示描述力的大小和方向，要在实验过程中记录力的方向（学生思考）。结合初中所学的两点确定一条直线的规律，沿着细绳套点两个点，其线方向就是力的方向。

3）弹簧秤要校零，读数时正视刻度，应使拉力沿着弹簧的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套要与纸面平行，同一次实验橡皮条的结点必须拉到同一个位置。

实验过程中通过问题引导学生不走弯路、错路。

1、用两个力作用在小圆环上与一个力作用在小圆环上，不仅伸长量要相同，而且方向也要相同，这是为什么？在实验过程中应该如何做？

2、该实验中，可能出现误差的原因有哪些？你是如何处理的？

3、在用长度表示力的过程中，1N力你用了多少cm长的线段来表示。你在选定时考虑了什么？

分组实验、收集实验数据

根据设计好的实验方案学生分组实验，老师巡回指导及时发现问题并加以指导解决。要求学生在纸上利用力的图示法同时做出合力与分力。

实验结果的评估

观察所得的力的图示，再次猜测F与F1、F2之间可能遵循的规律。

教师：同学们经过实验探究，合力是否为两个分力组成的平行四边形的对角线？

学生：是。

学生A：不是。

教师：为什么说不是？

学生A：我的结论不是。

教师：其他同学呢？（多数说是）

教师：从你们的实验能一定说明合力是两个分力组成的平行四边形的对角线吗？（进一步追问，引起同学们的进一步思考）

学生B：（很小是）不能。

教师：B同学，你为什么说不能？

学生B：因为我们只做了一两组实验，就得出结论，感觉不太可信。

教师：大家觉得他说的对吗？

学生：对。

教师：科学探究，往往要通过在不同情况下的对大量实验数据的分析与论证，才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还要通过理论证明才能加以推广与证实。两个分力与合力的关系，满足平行四边形的关系，早就被科学家证实。多数同学的实验结论与此相符。少数同学没有得到这样的结论，是因为在实验过程中出现了错误。

教师：事实证明，不仅力的合成满足平行四边形的关系，所有的矢量合成均满足平行四边形关系——平行四边形定则。

三、推广应用

例题1：用平行四边形定则分别做出大小分别为3N、4N的两个力在夹角分别为30°（6.8N左右），60°（6.1N左右）、90°（5N）和150°（2.1N左右）情况下的合力。

例题二：1、随着两个力间的夹角逐渐增加，合力大小如何变化？

2、合力的大小可否大于两个分力的和？

3、合力的大小可否小于两个分力的差？

学生经思考后后总结：3N、4N的两个力合力的最大值是7N，最小值是1N。3N、4N合力的大小随着夹角的增大而减小，并且合力的范围在7N和1N之间。

教师：那么如果给出任意的两个力F1、F2，在保证大小不变的情况下，逐渐增大他们的夹角，合力会怎么变？并且合力的范围怎样呢？

学生：增大夹角，合力变小。合力范围在两力只差到两力之和之间。

教师：到底是不是这样呢？我们来看一个模拟演示。

学生观察实验讨论得出结论：

合力与分力的大小关系| F1-F2|"fF"fF1+F2

【小结】

1.合力与分力

2.平行四边形定则

【作业】

教材第64页1、2、3、4题

【板书设计】

第四节 力的合成





一、概念

力的合成

分力 合力

力的分解

二、探究分力与合力的关系

三、运算法则

同向F=F1+F2

反向F=F1-F2

互成角度：

平行四边形定则

| F1-F2|"fF"fF1+F2

四、小结



【课后反思】

本堂课学生要有较好的探究体验，必须要能熟练使用弹簧测力计准确读数，能团结协作确定力的大小和分向，能熟练并准确地画出力的图示，最后在教师的有效引导下得出分力与合力的关系——平行四边形定则。

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