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視頻標簽：力的合成
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版必修1第三章4力的合成-重慶市 - 綦江
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高中物理人教版必修1第三章4力的合成-重慶市 - 綦江
力的合成 教學設計
一、教材分析
本節課是高中物理必修一第三章第4節的內容。學生在初中已經接觸過求沿同一直線作用的兩個力的合力的方法，在第一章也已初步接觸到位移的矢量合成，本節內容進一步介紹矢量運算的普遍法則—平行四邊形定則。這個定則是矢量運算的工具，故本節內容同樣是高中物理的“基石”。依據“等效替代”思想從實驗中歸納總結出力的平行四邊形定則。“等效替代”的方法，不僅是物理解題中常用的重要方法，也是一種重要的研究方法，它能使一些繁難問題的處理得以簡化，能使一些難以直接研究的問題得以解決。平行四邊形定則不僅是力的合成必須遵循的定則，也是所有矢量合成的普遍定則，是重點、難點。因此學好本節內容，將為學生以后學習矢量及運算，奠定良好的基礎，起到非常重要的作用。
二、教學目標
（一）、知識與技能
1．理解合力、分力、力的合成、共點力的概念。 2．理解合力與分力的關系是作用效果上的等效替代。
3．掌握平行四邊形定則的含義和使用方法，會用它求兩個分力的合力。 4．通過平行四邊形定則進一步理解合力與分力的大小關系。 （二）、過程與方法
1．通過合力與分力概念的建立過程，體會物理學中常用的研究方法──等效替代法。
2．通過探究求互成角度的兩個力合力方法的過程，向學生滲透科學研究的基本過程。
（三）、情感態度與價值觀
1．體會邏輯思維和實驗相結合研究問題的巨大作用，并由此體會到科學研究的樂趣。
2．體會科學研究中合作、交流的重要性和必要性。
三、教學重難點
（一）重點：
1．合力與分力的關系。
2．得出平行四邊形定則的探究過程。 3．平行四邊形定則的應用 （二）難點
如何引導學生自己完成探究得出結論。
四、教學方法
（一）關于矢量合成講解的教法重點是通過實驗歸納出力的平行四邊形法則，這同時也是本章的重點．由于學生剛開始接觸矢量的運算方法，在講解中需要從學生能夠感知和理解的日常現象和規律出發，理解合力的概念，從實驗現象總結出力的合成規律，由于矢量的運算法則是矢量概念的核心內容，又是學習物理學的基礎，對于初上高中的學生來說，是一個大的飛躍，因此教學時，教師需要注意規范性，但是不必操之過急，通過一定數量的題目強化學生對平行四邊形定則的認識。由于力的合成與分解的基礎首先是對物體進行受力分析，在前面力的知識學習中，學生已經對單個力的分析過程有了比較清晰的認識，在知識的整合過程中，教師可以通過練習做好規范演示。
（二）關于作圖法求解幾個共點力合力的教法
1.在講解用作圖法求解共點力合力時，可以在復習力的圖示法基礎上，讓學生加深矢量概念的理解，同時掌握矢量的計算法則。
2.注意圖示畫法的規范性，在本節可以配合學生自主實驗進行教學。
五、教學用具
實驗器材：木板、白紙、圖釘（若干）、橡皮條、細繩套（兩根）、彈簧秤（兩
只）、三角板、鉛筆；幾何畫板課件；平行四邊形定則教具。
六、教學過程
（一）、合力與分力概念的教學
演示實驗一：兩個女同學互成角度地施加拉力共同提一桶水，使水桶懸空靜止；一位男同學單獨提這桶水，也可以使水桶懸空靜止。
教師用投影給出這兩次實驗中水桶受力的示意圖。
教師指出：F1、F2共同作用時產生的效果與F單獨作用時產生的效果相同。 演示實驗二：一根軟彈簧的上端固定在黑板的上邊緣上，下端系上兩根細繩套，兩個女同學分別抓住一根細繩套互成角度地拉彈簧，使彈簧與細繩套的結點到達位置O（在黑板上用粉筆記錄下此位置）；一個男同學單獨抓住一根細繩套拉動彈簧，也可以使彈簧與細繩套的結點到達剛才標記的位置O。
教師用投影給出這兩次實驗中彈簧受力的示意圖。
教師指出：F1。F2共同作用時產生的效果與F單獨作用時產生的效果相同。 師：從剛才的兩個實驗中我們得知，幾個力共同作用的效果可以同一個力單獨作用產生的效果相同，我們把這共同作用的幾個力叫做分力，產生相同效果的單獨作用的力叫那幾個分力的合力。 板書：一、合力與分力
板書：1．合力與分力的概念
幾個力共同作用的效果同某一個力單獨作用的效果相同，共同作用的這幾個力叫做分力，單獨作用的這個力叫那幾個分力的合力。
教師指明：前面兩個實驗中，F是F1。F2的合力，F1。F2是F的分力。 師：實驗一中為了使水桶處于平衡狀態，我們用兩個力F1。F2同時作用于它；如果去掉F1。F2而換上它們的合力F單獨作用于它，該水桶仍平衡，這說明了F的作用與F1。F2的共同作用可以互相替代。實驗二中為了使彈簧保持向
下伸長x的狀態，我們用兩個力F1。F2同時作用于它；如果去掉F1。F2而換上它們的合力F單獨作用于它，彈簧仍可以保持向下伸長x的狀態，這也說明了F的作用與F1。F2的共同作用可以互相替代。如果在實驗二中保持住兩個分力F1。F2同時作用于彈簧，且F1。F2的大小與方向均不變，再加上F1。F2的合力F同時作用在彈簧上，那么彈簧向下的伸長量肯定會大于x，即合力與分力同時存在產生的效果肯定不同于只有分力F1。F2或只有合力F作用時產生的效果。 板書：2．幾個分力與它們的合力在作用效果上是等效替代，不是并列、并存。
（二）、力的合成規律的教學
師：求幾個分力的合力叫力的合成。本節課我們就來研究力的合成應該滿足什么規律。
板書：二、力的合成
板書：1．求幾個分力的合力叫力的合成
師：我們從最簡單的情況入手，請同學們回憶初中所學知識，說出求同一直線上兩個力的合力的方法。
學生進行回憶、討論、回答，教師進行點撥、舉例畫圖等。 板書：2．同一直線上的兩個力的合成
同方向：合力的大小等于兩分力大小之和，合力的方向與任意一個分力方向相同
反方向：合力的大小等于兩分力大小之差，合力的方向與較大的分力方向相同
師：求互成角度的兩個分力的合力是否也是兩個分力大小的加或者減呢？請同學們利用桌面上的實驗器材，仿照演示實驗二的做法進行實驗探究。為了能夠獲知分力與合力的大小，F1。F2與F都通過彈簧秤鉤住細繩套施加。
學生開始熟悉實驗器材，教師說明木板水平放置，白紙、圖釘等的作用等；并強調一些注意事項，例如彈簧秤要靠近木板并與木板表面平行，所施加力的方向必須沿彈簧秤的金屬桿方向，必須記錄橡皮筋與細繩套的結點到達的位置O以使F1。F2同時作用與F單獨作用達到相同的效果等。 學生開始實驗，教師巡視指導。
幾分鐘后學生回答自己得出的結論：互成角度的兩個分力的合力不滿足兩個分力大小的加或者減。
師：看來互成角度的兩個分力的合力不是僅與兩個分力的大小有關，還應當與別的因素相關？猜一猜是什么因素？
學生很容易猜出還與兩個分力的方向有關。
師：看來我們既要知道兩個分力的大小，還要知道兩個分力的方向，還要把這兩個要素同時表達出來，那么我們以前學過的什么知識能把力的大小與方向這兩個要素同時表達出來呢？ 學生很容易想到是力的圖示。
師：請同學們再次用桌面上的實驗器材進行探究。
教師說明如何記錄F1。F2以及F的方向，并強調作力的圖示必須選用同一個標度，標度要恰當以使有向線段長短合適，F1。F2的夾角不能太大也不能太小等注意事項。
學生開始實驗，教師巡視指導。 幾分鐘后學生作圖完畢。
教師將所有學生的實驗白紙收上來，挨個用實物投影展示，提醒學生觀察F1。F2以及F的力的圖示之間有什么共同的規律可循。
學生思考、交流、討論等，老師引導、點撥等，最后得出結論：將表示F1。F2的有向線段的箭頭分別與表示F的有向線段的箭頭連接起來，這兩個連線與表示F1。F2的有向線段構成的封閉圖形是平行四邊形。
板書：3．互成角度的兩個力的合成滿足平行四邊形定則，即以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作出平行四邊形，這兩個鄰邊之間所夾的對角線就代表合力的大小和方向。
教師提醒學生注意：誰是鄰邊？哪個對角線代表合力？哪是實線，哪是虛線？
板書：（1）同一直線上的力的合成規律是平行四邊形定則的特例。 教師用幾何畫板課件或平行四邊形定則教具演示說明。
板書：（2）求三個或三個以上力的合力可以多次用平行四邊形定則。 教師畫板圖說明。
（三）、平行四邊形定則應用的教學
問題1．定性說明合力大小與兩個分力大小之間的關系。
教師組織學生思考、討論后得出：合力不一定比分力大，也不一定比分力小，它們之間滿足。
教師用幾何畫板課件或平行四邊形定則教具進行解釋。
問題2．力F1=45N，方向沿水平指向正東。力F2=60N，方向沿水平指向西北。求這兩個力的合力的大小與方向。
教師用作圖法進行解題示范。最后提醒學生不要忘記表達出合力的方向以及如何表達。
問題3．教材上的例題。
學生用作圖法解完后，教師介紹計算法。
并用投影給出這兩種方法的比較
（四）、課堂小結
1．平行四邊形定則的理解。 2．用平行四邊形定則解題的方法。
視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
