3.4.1 力的合成 教学设计-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

教学课题 力的合成 所用教材 教材名称： 高中物理必修 第　一　册，第　三　章　4　节　72-75　页 出版社：　人民教育出版社　 教学目标 【物理观念与知识】 1. 知道合力的概念，知道力的矢量性，能区别矢量和标量； 2. 知道力的合成遵循平行四边形定则。 【科学思维与探究】 1. 通过合力的概念学习，体会等效替代的思想； 2. 通过演示实验，归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循的法则——平行四边形定则。 【科学态度与责任】 在演示实验的过程中，培养学生养成实事求是的求实精神。 教学重点 渗透“等效替代”的物理思想； 通过演示实验，归纳出力的平行四边形定则； 平行四边形定则及其应用。 教学难点 通过作图法确定合力，熟练运用平行四边形定则求出合力。 课时安排 1课时 教学用具 弹簧测力计、橡皮筋、PowerPoint、三角板 教学方法 讲授法、演示法、讨论法 北京师范大学2017级普通师范生教学实习教案 教 学 过 程 及 内 容 一、创建情境，引入新课 由“曹冲称象”故事引入──等效替代思想。 展示教学图片：两个人抬水与一个人抬水、一根细线与两根细线悬挂同一个物体。 教师提问：图片中展示的两种情况，它们达到的效果相同吗？相同的效果是指什么？（教师讲解时强调：描述力的时候，要同时说明大小和方向，体现力的矢量性） 师生共同讨论得出结论：物体受两个或多个力共同作用时，我们可以用一个力代替这几个力，这个力单独作用的效果跟那几个力共同作用的效果相同，这个力叫作那几个力的合力。（板书合力的概念）。 教师带领学生复习初中学习过的内容： （1）同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同。 （2）同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同。 教师提问，学生讨论：若两个力不在同一直线上时，其合力大小又是多少？合力的方向怎样？ 教师：以前面讲到的两个力拉起物体为例，F1、F2共同作用的效果和F单独的作用效果相同——使物体保持静止。因此，F1、F2的合力应等于F，也就是说，它们的合力大小为G，方向竖直向上。这里我们是通过等效替代思想得到的——找出和这两个力作用效果相同的力，这个力就是他们的合力（板书等效替代思想）。 二、讲授新课：力的合成 教师：大家在前面画力的分析示意图时，会不会感到困惑：明明这些力的方向各不相同，他们是怎么达到平衡的？这就涉及力的合成问题，已知几个力，求它们的合力叫作力的合成（板书力的合成）。这节课我们就一起来探究，力的合成应遵循什么样的规律。 演示实验（实验前先给予学生一定的思考时间）：将橡皮筋固定在A点，演示用两个力F1、F2拉动橡皮筋到O点，再演示用力F将橡皮筋拉到O点，对比两次演示结果，运用力的图示法将力的大小方向表示出来（讲解时提问为什么两次都要将橡皮筋拉到O点，强调实验中渗透的等效替代思想）。引导学生自主发现其中的规律。 教师引导并总结：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的有向线段作邻边，作平行四边形，所夹的对角线的有向线段就表示合力的大小和方向。 教师：前人多次、大量的精确实验表明，力的合成确实是满足这样一个规律的。互成角度的两个力的合成，不是简单的两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就是平行四边形定则。平行四边形定则是矢量相加时遵循的运算规律，力有大小，也有方向，它是一个矢量，因此力的合成应遵循平行四边形定则。 运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力，给予学生一定时间练习后，教师在黑板上演示。 例1：力F1＝3N，方向水平向右，力F2＝4N，方向竖直向上，作图并计算求解合力F的大小和方向。 例2：一质点受力F1 、F2 的共同作用，其中F1＝F2＝5N，它们的夹角为120°，作图并计算求该质点所受合力F的大小和方向。 学生思考： （1）如果是三个或更多力作用在物体上，又如何求它们的合力呢？为什么可以这样求？【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，就得到其合力。因为每一次合成都遵从两个力与其合力产生相同效果的思想，所以可以这样合成】（学生自主作图画出三个力合成的示意图，并交流讨论，讨论发现无论先合成哪两个力，最后得到的合力都是一样的） （2）对于一般的互相垂直的两个力，其合力的大小和方向怎么表示？ （3）对于两个力的合成，其中一个分力与合力垂直时，合力的大小如何表示？两个分力的夹角可以求吗？ （4）大小相等、夹角为θ的两个力，其合力的大小和方向又如何？ （5）如果两个力F1，　F2的夹角不定，其合力F大小的范围如何？【学生用作图法得到：Fmax=F1+F2（两力夹角为0°）；Fmin=|F1－F2|（两力夹角为180°，F与较大的力的方向一致）；夹角在0°-180°之间时，F的大小介于Fmin与Fmax之间（原因：三角形的两边之和大于第三边，两边之差小于第三边）】 （6）合力一定大于或小于某个分力吗？某个分力增加时，合力一定增加吗？【合力F可大于某一分力，也可以小于某一分力；某一分力增加时，合力可能增加，也可能减小】 三、课堂小结 1. 物体受两个或多个力共同作用时，我们可以用一个力代替这几个力，这个力单独作用的效果跟那几个力共同作用的效果相同，这个力叫作那几个力的合力。已知几个力，求它们的合力叫作力的合成。 2. 力的合成遵循平行四边形定则，两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边做平行四边形，其对角线就代表合力的大小和方向。对于三个及以上的力的合成，可以先合成其中两个力，再将这两个力的合力与第三个力合成……这是因为每一次合成都遵从两个力与其合力产生相同效果的思想。 板 书 设 计 学科网（北京）股份有限公司 $$