3.4 力的合成和分解（教学设计）-【上好课】高一物理同步高效课堂（人教版2019必修第一册）

第4节　力的合成和分解 教学设计 备课人 学科 物理 课题 3.4 力的合成和分解 教学内容分析 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。 学情分析 合力与力的合成，在初中物理教学中初步涉及。学习本节内容之前，学生已经学习了力、重力、弹力和摩擦力等概念，对“力”有了较为深刻的理解和认识。通过前面位移、速度和加速度等矢量的学习，对“矢量”有一定的了解，这些为本节课的学习提供了基本的知识储备。高中物理新接触的知识，“矢量运算”不是简单的代数加减，而是满足“平行四边形定则”。矢量运算涉及的几何和代数等数学方法，对学生提出了较高的要求，给本节课的教学带来了困难。 教学目标 1.通过实验探究，得出力的合成与分解遵从的规律——平行四边形定则。 2.会用作图法和直角三角形的知识解决共点力的合成与分解问题。 3.运用力的合成与分解知识分析日常生活中的相关问题，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识。 教学重难点 1.合力与分力的关系（重点） 2.平行四边形定则及应用（重点） 3.实验探究方案的设计与实验（重点难点） 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 认识共点力：几个力若都作用在物体的同一点，或者他们的作用线交于一点，我们把这几个力叫做共点力。 思考与讨论： 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？ 学生记忆记录 学生思考讨论并回答 明确共点力的概念 为合力的运算做铺垫 讲授新课 一、合力和分力 思考与讨论： 观察下面的情景图片，结合生活经验思考：两位小孩对水桶施加的两个力与一个大人对水桶施加的一个力，就“提起水桶”这一作用效果而言，相同吗？他们可以相互代替吗？ （一）合力和分力 1.合力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。 2.分力：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）合力和分力的关系 1.等效性：合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效果上可以相互替代。“等效替代” 2.同体性：各个分力是作用在同一物体上的，分力与合力为同一物体，作用在不同物体上的力不能求合力。 3.瞬时性：各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了，合力也同时发生变化。 二、力的合成和分解 （一）力的合成和分解定义 1.力的合成：我们把求几个力的合力的过程叫做力的合成。 2.力的分解：我们把求一个力的分力的过程叫做力的分解。 （二）同一直线上两个力的合成法则 1.两个力同向合成： 2.两个力反向合成： 【小结】 同一直线上的两个力的合成法则：直接加减的代数运算法则，同向相加和反向相减。 思考与实验： (1)如果两个力不在同一直线上，求两个力的合力是否还遵循直接加减的代数运算法则？ (2)动手小实验：利用两只弹簧测力计、一个重物。如图做实验，比较F和F1+F2 的关系，你有何发现？ （三）探究两个互成角度的力的合成规律 1.实验器材及方案： 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。 2.实验原理： (1)若用一个力F′或两个力F1和F2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长度，即力F′与F1、F2共同作用的效果相同，那么F′为F1、F2的合力。 (2)用弹簧测力计分别测出F′和F1、F2的大小，并记下它们的方向，作出F′和F1、F2的图示，以F1、F2的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的F1、F2的合力F。 (3)比较F′与F，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明互成角度的两个力合成遵从平行四边形定则。 3.实验步骤： (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 (2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 (3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数F1和F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。 (4)只用一只弹簧测力计通过细绳套