3.4力的合成和分解— （新教材）人教版(2019)高中物理必修第一册教案.doc

1、3.43.4 力的合成和分解力的合成和分解 教材分析教材分析 力的合成与分解是互为逆过程，我们研究的是力的等效关系，依据此思想总结出力 的平行四边形定则。教学中应让学生体会运用“等效”思想研究问题是物理学研究中的 一种重要方法。它具有承上启下的作用。教学设计应注重学生知识的形成过程和对知识 的真正理解。学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法，在第一 章也已经接触到位移的矢量合成。 本节内容进一步学习矢量运算的普遍法则平行四 边形定则。 教学目标教学目标与核心素养与核心素养 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

2、，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。 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一等效 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。 教学重点与难点教学重点与难点 重点：1、合力与分力的关系。 2、平行四边形定则及应用。 难点：实验探究方案的设计与实验。 教学方法教学方法 教师启发引导教学与学生小组合作探究法相结合，并辅以问题法、演示法、举例法 等 教教学准备学准备 弹簧测力计、细绳、三角板、直尺、橡皮筋、多媒体课件等。 教学过程教

3、学过程 一、新课引入一、新课引入 通过多媒体课件动图展示： 蜘蛛织网。 如果蜘蛛网上的一根丝断了， 网会倒向哪边？ 我们可以把蜘蛛网的受力图简化成，课本的图形式。即一个静止的物体，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？如果我们把 F5去掉后，也就是 蜘蛛网这根断了，我们很容易判断，它会向相反方向跑去。也就是说 F5等于其他力的 加。 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？ 教学设计说明：借助生活常识动图，创设问题情境，激发探究动机，引导学生发现 问题。

4、 首先我们要先知道共点力的概念：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的 作用线相交与一点。 二、新课教学二、新课教学 （一）（一）合力和分力合力和分力 先来明确几个概念，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。 物体受力的作用点在同一位置，如图刚才的蜘蛛网，或者作用线（延长）交与一点， 这个和我们的挂灯很像，把它延长下来，三个力是相交的。这就是共点力的概念，下面 我们先研究共点力的合成。 生活中常常见到这样的事例： 一个力的单独作用与两个或者更多力的共同作用。 通 过多媒体课件动图展示：提水动图。例如，两个小孩分别用力 F1、F2共同提着一桶水， 水桶静止；一

5、个大人单独向上用力 F 也能提着这桶水，让水桶保持静止其效果相同。 由图观察到，作用效果是相同的。 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，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。 我们最常见的足球用网兜来装的，上边一根绳，到下面分为很多根，效果都是把球 提起来了，所以我么把上面的这个是由下面的合在一起的 F 叫做合力，下面由 F 分开得 到的叫做分力。 合力：一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同。合力：一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同。 分力：几个力共同作用的效果跟某个

6、力单独作用的效果相同。分力：几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同。 教学设计说明：引入足球更加贴近生活，吊灯已经极少有了。 （二二）力的合成和分解力的合成和分解 力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。他们是互 为逆过程，又合力可以求分力，由分力也可求合力。 通过多媒体课件动图展示：同一直线上不同方向的力的合力。 观察动图我们可以得到同一直线上力的合成：F合=F1+F2（最大），两个分力同向 相加。 F合=F1-F2（最小），两个分力反向相减。 思考：互成角度的两个力怎样求合力？还能直接相加减吗？ 例如刚才的两人提水、吊灯、足球等，如何求呢？ 实验：探究两个互

7、成角度的力的合成规律（阅读），阅读完成后播放实验动图。 力的合成：平行四边形定则力的合成：平行四边形定则 通过多次的实验探究我们会发现，求两个力的合成，如果以表示这两个力的有向线 段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的 对角线就代表合力的大小和方向。这个规律叫作平行四边形定则。 通过多媒体课件动图展示：平行四边形。观察图可以看到力字里面也蕴含着平行四 边形。 力的分解：也遵守平行四边形定则。力的分解：也遵守平行四边形定则。 在上述实验中， 如果把图乙和图丙的操作顺序对调， 即先用拉力 F 把圆环拉到 0 点， 再用拉力 F1、和 F2共同拉圆环产生相同效果，则 F1、和 F2可以看成 F 的分

8、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 循平行四边形定则。 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。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。 思考：一个已知力究竟应该怎么样分解？思考：一个已知力究竟应该怎么样分解？ 一个重物放在斜面上，他会压紧斜面，和具有向下运动的趋势。这都是重力作用的 效果。所以我们力的分解按这两个方向来进行，作出平行四边形即可。 同理：拖动行李的时候，分力使行李前进，使得行李保持倾斜。这都是力的作用效 果。

9、结论：力的分解可以按力的效果来分。结论：力的分解可以按力的效果来分。 课堂练习 例 1：如图，把一个物体放在倾角为 O 的斜面上，物体受重力 G（物体还受到其他力 的作用，图中没有画出)。现在需要沿平行于斜面方向和垂直于斜面方向对物体的运动 分别进行研究，把重力 G 沿平行于斜面和垂直于斜面方向分解为 F1 和 F2，求两个分力 的大小。 解：如图所示根据三角函数得：F1=Gsin， F2=Gcos 多力求和的方法：多力求和的方法： 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

10、去，最后得到的结果就是这些力的合力。 例题：某物体受到一个大小为 32N 的力，方向水平向右，还受到另一个大小为 44N 的力,方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合力 F 的大小 和方向。 解： 取 10mm 长的线段表示 1N 的力作出力的平行四边形 定则如图所示合力大小 F54.4mm 1N /mm =54.4N 用量角器测得合力 F 与力 F1 的夹角为=54 。 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 （4）力的箭头别忘画 互成角度的两个力求合力大小。互成角度的两个力求合力大小。 当0也就是方向相同时

11、，FF1F2（相加，合力与分力同向，最大） 当180也就是方向相反。你退我拉时，FF1F2（相减，合力与分力 中较大的力同向，最小） 当120时，FF1=F2（相等），这是个等边三角形。 合力的取值范围，F1F2F F1F2，即互成角度的力的合力在最大和最 小之间。 课堂练习 例 2：有两个力，一个是 10N，一个是 2N，它们的合力有可能等于 5N、10N、15N 吗？合力的最大值是多少？最小值是多少？ 解：合力的取值范围，F1F2F F1F2，所以:102F 102 8NF 12N 所以，它们的合力有可能等于 10N，不可能等于 5N 和 15N，合力的最大值是 12N， 最小值是 8N。

12、 ( (三）矢量和标量三）矢量和标量 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。所以说，位移合成时也遵从平行四边形定则。 归纳：矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物

13、理量。归纳：矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。 例：位移（x）、速度（v）、加速度（a）、力（F）等 标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。 例：质量、路程、功、电流等 最后播放物理版歌曲凉凉。 教学设计说明：歌曲内容其实是对前面的矢量的总结，特别是图像问题。 板书设计板书设计 3.43.4 力的合成和分解力的合成和分解 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与一点。 一、合力与分力 二、力的合成和分解 力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。 力的分解和力的

14、合成都遵循平行四边形定则，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。 三、矢量和标量 矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。 标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。 教学反思教学反思 1、本节课的重点是探究求合力的方法，应用平行四边形定则解题。由于学生长期 以来养成的思维习惯，喜欢用结论去做题，对结论的得出过程不感兴趣，所以在进行探 究合力的方法分组实验的时候，有的同学把它变成了验证性实验，这需要教师充分的铺 垫和引导。 2、学生在得出力的合成符合平行四边形定则后，在运用作图法求合力时很不规范， 所以本教学设计是教师先对例题进行示范，然后让学生模仿，这样设计的意图是让学生 体会科学、准确是学习物理规律的前提条件。