高中物理：《怎樣求合力》教案（滬科版必修1）（通用）

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1、4.1 怎樣求合力 一、教學(xué)目標(biāo) 1．利用實(shí)驗(yàn)歸納法，得出互成角度的兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則，并能初步用平行四邊形定則求合力。 2．培養(yǎng)動(dòng)手操作能力、物理思維能力和科學(xué)態(tài)度。 二、重點(diǎn)與難點(diǎn)分析 通過探索性實(shí)驗(yàn)，歸納出互成角度的兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則。 三、教學(xué)器材 教師用器材：平行四邊形定則實(shí)驗(yàn)器、鉤碼(12個(gè))、細(xì)線若干、彈簧秤(3只)、橡皮筋(3條)、方木板(1塊)、平行四邊形定則演示器(2個(gè))、三角板(2個(gè))。 學(xué)生用器材30套，每套包括：方木板(1塊)、彈簧秤(2個(gè))、橡皮筋(1條)、8開白紙(1張)、有刻度的三角板(2個(gè))、記號(hào)筆(1支)、大鐵夾(

2、1個(gè))。 四、主要教學(xué)過程 1．引入教學(xué) (1)1654年，在德國的馬德堡市，有人做了一個(gè)轟動(dòng)一時(shí)的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，把兩個(gè)空心銅制半球合在一起，抽去球中的空氣后，用兩支馬隊(duì)向相反的方向拉這兩個(gè)半球，結(jié)果，當(dāng)兩支馬隊(duì)各增加到8匹馬時(shí)，才將它們拉開，這就是著名的馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。 如果用兩頭大象來代替兩支馬隊(duì)，這兩個(gè)半球也能被拉開，從力的作用效果上看，一頭大象的拉力與8匹馬的拉力是否相同？ （2）將橡皮筋一端固定在M點(diǎn)，用互成角度的兩個(gè)力F1、F2共同作用，將橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)；如果我們只用一個(gè)力，也可以將橡皮筋的另一端拉到O點(diǎn)。如圖1、圖2所示。 ?/P> F與F1、F2

3、的共同作用效果是否相同？ 兩把彈簧秤的拉力可由一把彈簧秤的拉力替代嗎？ 提問：在生活中，我們還能見到哪些一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)或者更多個(gè)力作用效果相同的事例呢？ 總結(jié)：一個(gè)力的作用效果可以與多個(gè)力的作用效果相同，反過來，多個(gè)力的作用效果可由一個(gè)力替代。即：當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí)，如果能用另外一個(gè)力代替它們，并且它的作用效果跟原來那幾個(gè)力的共同作用效果相同，那么這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。 2．新課教學(xué) 提問：已知同一直線上的兩個(gè)力F1、F2的大小分別為2N、3N，如果F1、F2的方向相同，那以它們的合力大小是多少？合力沿什么方向？ 　　引導(dǎo)回答：5

4、N，方向與F1、F2的方向相同。 　　進(jìn)一步提問：如果F1、F2的方向相反，那么它們的合力大小是多少？合力沿什么方向？ 　　(1N，方向與較大的那個(gè)力的方向相同。) 兩個(gè)人在打夯時(shí)，他們用來提夯的力是互成角度的．那么，兩個(gè)互成角度的力又該如何合成求它們的合力呢？ 提問：互成角度的兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向是否有關(guān)？如果有關(guān)，又有什么樣的關(guān)系？我們通過實(shí)驗(yàn)來研究這個(gè)問題。首先，應(yīng)該確定兩個(gè)分力的大小、方向；再確定合力的大小、方向；然后才能研究合力與兩個(gè)分力的大小、方向的關(guān)系。 那么怎樣確定兩個(gè)分力F1、F2的大小、方向呢？ 啟發(fā)學(xué)生回答：用彈簧秤測(cè)量分力的大小，分力的方向分別沿細(xì)

5、繩方向，即沿所標(biāo)明的虛線方向。 [講解彈簧秤的使用] 在使用彈簧秤測(cè)量力的大小時(shí)，首先，要觀察彈簧秤的零刻度及最小刻度，同時(shí)要注意彈簧秤的正確使用及正確的讀數(shù)方法。 確定分力的大小：(邊演示邊講解兩人如何分工合作)一位同學(xué)用兩只彈簧秤分別鉤掛細(xì)繩套，同時(shí)用力互成角度地沿規(guī)定的方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸長(zhǎng)到O點(diǎn)；另一位同學(xué)用記號(hào)筆分別在相應(yīng)位置記下兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)。這就是分力的大小。 注意：拉動(dòng)橡皮筋時(shí)，要使兩只彈簧秤與木板平面平行。 都準(zhǔn)備好之后，左邊同學(xué)拉橡皮筋，右邊同學(xué)讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)，測(cè)量?jī)蓚€(gè)分力的大小。 [指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)] 提問：怎樣確定合力F的大小、方向呢？

6、 引導(dǎo)學(xué)生回答：用一只彈簧秤通過細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O，彈簧秤的讀數(shù)就是合力的大小，細(xì)繩的方向就是合力的方向。 確定合力的大小和方向：一位同學(xué)用一只彈簧秤通過細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O，另一位同學(xué)用記號(hào)筆記下細(xì)繩的方向，并在相應(yīng)位置記下彈簧秤的讀數(shù)。這就是合力的方向、大小。注意前后兩次實(shí)驗(yàn)O點(diǎn)應(yīng)該重合。 現(xiàn)在，請(qǐng)右邊同學(xué)拉橡皮筋，左邊同學(xué)讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù)，確定合力的大小和方向。 [視察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況] 到此為止，我們已經(jīng)確定了兩個(gè)分力以及它們的合力的大小、方向。為了弄清楚兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向的關(guān)系，我們可以用力的圖示法形象地將分力和合力的大小、方向表示出來。 [數(shù)據(jù)處理]

7、 1)用力的圖示法分別表示分力及合力：選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度(3cm長(zhǎng)的線段表示1N力)，利用三角板，從O點(diǎn)開始，用力的圖示法分別表示兩個(gè)分力及合力的大小、方向。注意標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度要一致。有向線段OA、OB、OC分別表示兩個(gè)分力及合力。 現(xiàn)在，請(qǐng)同學(xué)們用力的圖示法將自己測(cè)量的分力和合力分別表示出來。 提問：分力的大小分別等于多少？合力的大小等于多少？ 進(jìn)一步提問：由此看來，互成角度的兩個(gè)力的合成，不能簡(jiǎn)單地利用代數(shù)方法相加減。那么合力與分力的大小、方向究竟有什么關(guān)系呢？ 同學(xué)們仔細(xì)看看，O、A、C、B的位置關(guān)系有什么特點(diǎn)？ (停頓20秒，引導(dǎo)同學(xué)猜出) O、A、C、B好像是一個(gè)平行四邊形的四

8、個(gè)頂點(diǎn)。OC好像是這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線。 教師解說：OC好像是這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線，這畢竟是一種猜測(cè)，究竟OC是不是這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線呢？我們可以以O(shè)A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB，看平行四邊形的對(duì)角線與OC是否重合。 2)用兩個(gè)三角板，以表示兩個(gè)分力的有向線段OA、OB為鄰邊，用虛線作平行四邊形OACB。 (示范。強(qiáng)調(diào)鄰近，利用兩個(gè)三角板作平行四邊形。) 現(xiàn)在請(qǐng)同學(xué)們以自己所得的OA、OB為鄰邊，作平行四邊形，并連接OA、OB之間的對(duì)角線。 比較平行四邊形的對(duì)角線和合力，發(fā)現(xiàn)對(duì)角線與合力很接近。 經(jīng)過前人們很多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，對(duì)角線的長(zhǎng)度、方向，跟合力的大

9、小、方向一致，即對(duì)角線與合力重合，也就是說，對(duì)角線就表示F1、F2的合力。 可見求互成角度的兩個(gè)力的合力，不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)力相加減，而是(可以)用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。這就是平行四邊形定則。 提問：有沒有同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對(duì)角線與合力相距比較遠(yuǎn)？ 有這種情況很正常，一個(gè)規(guī)律的得出，是由很多人在很長(zhǎng)時(shí)間里，進(jìn)行了許多次實(shí)驗(yàn)，才能總結(jié)出來，并要經(jīng)得起實(shí)踐檢驗(yàn)。因此，一個(gè)規(guī)律，并不是通過一次實(shí)驗(yàn)就能得到的。如果有同學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是對(duì)角線與合力相距比較遠(yuǎn)，不要著急，課下我們一起來看看問題出在哪里。 3．小結(jié) (1)互成角度的兩個(gè)力的合成

10、，不是簡(jiǎn)單地利用代數(shù)方法相加減，而是遵循平行四邊形定則。即合力F的大小不僅取決于兩個(gè)分力F1、F2的大小，而且取決于兩個(gè)分力的夾角。 [學(xué)生思考]如果兩個(gè)分力的大小分別為F1、F2，兩個(gè)分力之間的夾角為θ，當(dāng)θ=0°時(shí)，它們的合力等于多少？當(dāng)θ=180°時(shí)，它們的合力又等于多少？ (2)對(duì)平行四邊形定則的認(rèn)識(shí)，是通過實(shí)驗(yàn)歸納法來完成的。實(shí)驗(yàn)歸納法的步驟是：提出問題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、獲取數(shù)據(jù)、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析→多次實(shí)驗(yàn)、歸納、總結(jié)→得出結(jié)論。 4．教學(xué)說明 《力的合成》這一節(jié)課，我們一改傳統(tǒng)教學(xué)中的“驗(yàn)證性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，采用“探索性”實(shí)驗(yàn)教學(xué)。讓學(xué)生在自己原有“同一直線上兩個(gè)力的合成”的知識(shí)基礎(chǔ)上，通過“猜測(cè)、實(shí)驗(yàn)、歸納、總結(jié)”的完整過程，自己得出“不在同一直線上的兩個(gè)力的合成”所遵循的“平行四邊形定則”。與此同時(shí)，為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì)，我們還提出了方法目標(biāo)和德育目標(biāo)。讓學(xué)生在建立“平行四邊形定則”的過程中，體會(huì)到“實(shí)驗(yàn)歸納法”的一般原則。