高中物理必修一力的合成教案.pdf

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1、高中物理必修一力的合成教案高中物理必修一力的合成教案高中物理必修一力的合成教案高中物理必修一力的合成教案 1 1一、教学分析1.教材分析(1)教材的地位和作用力学是初中物理的重点内容，二力平衡又是力学中的重点之一。力的概念和同一直线上的二力合成，为学生学习二力平衡做了充分的知识准备，而二力平衡的学习是学生探究摩擦力、力和运动的关系以及浮力、压强知识的重要基础，更为高中学习多力平衡以及力矩的平衡做铺垫，所以，本节知识是联系新旧知识的纽带，在力学中起着承上启下的作用，是解决力学问题的理论基础。(2)对教材的处理北师大版的实验教材，将二力平衡这一节内容安排在第三章运动和力的第五节，它的前面是力、力的

2、测量、重力和同一直线的二力合成，后面是摩擦力、力和运动的关系。关于平衡状态的概念，本教材是直接给出。但是生活经验和直觉告诉学生：静止的物体是平衡，而对于做匀速直线运动的物体也是平衡状态却没有这种认知。为此，在教学过程中，先由学生根据已有经验得出静平衡，通过老师的演示实验，发现受平衡力的物体也可以做匀速直线运动，来完善平衡的概念。探究二力平衡条件的实验，我根据初二学生的好奇心，将书上的实验装置进行改进，在硬纸板的不同位置打了八个孔，学生用两端带有挂钩的细线，根据自己的意愿任意选择两个受力点，实验操作简单方便，既发展了学生的个性，又增强了实验的全面性。课本中对于做匀速直线运动的物体这种平衡状态的受

3、力情况没有探究，为了帮助学生能直观理解，我增加了演示实验，学生通过观察匀速提升钩码的实验，会对平衡的概念形成完整的认识。通过探究和演示实验，学生的观察、分析、归纳和演绎能力得到进一步加强，为今后研究问题奠定了能力基础。2.学情分析初二的学生，对新生事物有强烈的好奇心和求知欲，善于观察，热衷于动手实验。前面学生已经学习了力的相关概念和同一直线上二力合成，为本节课的学习做了知识铺垫;他们也经历了一些简单的探究活动，具备一定的实验操作能力和合作的意识。3.教学目标依据教材的内容和学生的特点，我制定了以下三维的教学目标：【知识与技能】能说出什么是平衡状态;对处于平衡状态的物体能进行受力分析，认识平衡力

4、的概念;会用二力平衡的知识分析、解决水平和竖直方向上的简单平衡问题。【过程与方法】经历探究二力平衡条件的过程，培养分析、归纳的能力;通过分析与讨论生活中的平衡问题，培养学生的逻辑思维能力。【情感态度和价值观】在探究“二力平衡条件”中领略物理的简捷之美，获得成功的喜悦;通过分析生活中平衡的物体受力情况，培养关注科技的意识;4.重点难点二力平衡条件是本节的重点，是通过实验探究得出的，具有应用的广泛性和后继学习的基础性;而学生刚刚接触到力，对实际物体的运动状态和受力分析，学生感到比较生疏，因此应用二力平衡的条件解决实际问题就成为学生学习的难点。5.教法分析为突破本节课的重点和难点，我在教学中采用情境

5、引入、引导探究、指导讨论、演示突破的方法为学生搭建支架，学生主要以观察现象、亲历实验探究、组间协作、讨论归纳等方式来获取新知识。6.教学资源教师：多媒体课件、示教板、弹簧测力计学生：两端带有定滑轮的木板、带孔的硬纸板、细线、钩码、刻度尺五、教学过程分析依据教学目标，我把本节课设计为以下六个环节：环节一：视频引入从学生感兴趣的真实情景出发，激疑生趣，引发学生思考，很直接的引出平衡的概念。环节二：观现象、究本质认识平衡与平衡力学生凭借已有的经验结合对周围物体的观察，列举出他们认为平衡的物体，例如：桌面上的物理书，悬挂的灯管等，进而得出静止的物体是平衡状态。这是学生看到的表面现象，究其本质是什么呢?

6、老师立刻提出问题，要求学生对他们所列举的几个物体进行受力分析，对平衡物体的受力有个全面地认识，进一步指出一个物体如果只受两个力的作用而平衡叫二力平衡，既澄清了概念，又明确了本节课的主要任务。环节三：师生合作、解读探究在这一环节里我设计了以下三个活动：活动一：学生探究二力平衡条件猜一猜 引导学生从力的三要素方面考虑，猜想二力平衡的条件。议一议 在猜想的基础上，以小组讨论的方式，结合老师提供的实验器材进行设计实验，并说明合理的实验步骤;做一做在老师的指导下，参照老师提供的实验探究卡，分组合作实验，探究二力平衡的条件。具体做法：将两端带有挂钩的细线按照自己的想法，将一端钩在带孔的硬纸板上，另一端跨过

7、定滑轮用钩码来拉，进行实验，探究出两个力的大小和方向关系以及合力。画一画平衡状态时，学生用刻度尺将两个力的作用点连接划线，观察两根细线和所画的线的位置关系，清晰同一直线的特点;活动二：对比演示、观察归纳 与学生实验对比，老师对硬纸板施加大小相等、方向相反、不在同一直线上的两个力，学生观察硬纸板的运动状态，进一步体会同一直线的深刻含义。硬纸板处于平衡状态，用剪刀将硬纸板一剪两半，钩码和半张硬纸板会向两侧掉下，说明两个力必须作用在同一物体上。学生通过讨论、补充的方式完整得出二力平衡条件：一个物体、同一方向、大小相等、方向相反。活动三：深入探究、完善概念 静止的物体受平衡力，受平衡力的物体一定静止吗

8、?老师演示钩玛在拉力和重力作用下，做匀速直线运动，学生通过观察，深信不疑的得出：受平衡力作用的物体也可以保持匀速直线运动状态;学生熟悉的厢式电梯中间的运行过程就是匀速直线运动，实验结合生活，学生清楚了平衡状态，不仅局限于静止，也有匀速直线运动状态，不但完善了平衡状态的概念，更清晰了平衡状态与平衡力的关系，为学习力和运动的关系作了很好的铺垫。环节四：应用迁移巩固提高为使学生学到的知识具有稳定性，实现正迁移，我设计了三个梯度的讨论问题，检测不同层次学生达标情况，面向全体，激励内化。【议一议 1】：为什么将物体挂在弹簧测力计下静止时，弹簧测力计的示数就表示物体所受重力?既学习了竖直方向的受力分析，又

9、实现了测量物体重力方法上的逆向迁移;【议一议 2】播放视频起重机竖直匀速吊起重 2104N 的货物，在空中水平匀速移动 3m,又竖直匀在这三个阶段，起重机的拉力大小关系：注重方法教学，指导思维过程，发展学生思维能力。【议一议 3】利用二力平衡知识，请你设计一个实验方案，测一下物理课本沿水平桌面移动时滑动摩擦力的大小;目的：应用知识、迁移能力环节五：总结反思，拓展升华以解决杂技椅子顶为话题，总结出平衡状态的物体受到平衡力二力平衡条件，又结合图片，利用平衡知识解释生活中其他的平衡问题，拓展学生的思维，提高应用意识。环节六：巧布作业，动手动脑作业的布置从学生实际出发，分层布置，学生既动手，又动脑，不

10、但巩固新知，而且体现可持续发展的价值。总之，这节课学生从已有认知出发，以观察平衡现象为切入，经历探究、分析、归纳等一系列思维活动和动手活动，不但学到了知识，发展了能力，而且提升了情感。以上是对这节课教学设计的阐述，谢谢各位!高中物理必修一力的合成教案高中物理必修一力的合成教案 2 2教学目标知识与技能1.知道合力与分力、合成等概念，体会等效思想，建立替代意识;2.掌握力的平行四边形定则及探究的方法，了解矢量合成的普遍意义;3.能利用力的平行四边形定则解决有关问题，分析日常问题;方法与过程1.参与实验探究力的合成法则的过程，体会实验归纳的方法;2.参与实践，培养动手能力.情感态度与价值观1.发展

11、学生对科学的好奇心和求知，培养学生科学探究的精神和参与科技活动的热情;2.培养认真、仔细、实事求是的科学态度.教学重难点教学重点:探究求解合力的方法;教学难点:从实验中归纳总结出平行四边形定则。教学过程新课引入：以“一指断钢丝”实验引入课题(学生参与)基本概念：引导学生看书明确：什么是合力?什么是分力?引导学生回答合力和分力。(展示 PPT、板书：合力和分力)关键词是什么?启发学生用生活的实例说明。学生举生活中的实例说明等效可替代。(展示 PPT、板书：等效替代)教师根据学生所举实例，点明等效、合力与分力。展示提水的例子。教师可再举正反两例进一步强化并总结力的合成概念。如果一个物体受到多个力作

12、用，比如刚才的水桶，我总能找到一个力能够等效替代它们，这个力就是合力。这个寻找合力的过程我们称为力的合成。(展示 PPT、板书：力的合成)寻求求合力的方法：通过实验验证不共线的两力合成不符合代数运算关系(板书：二、寻求求合力的方法)教师演示实验。利用我们桌子的器材来设计方案寻找力的合成关系：问题：1、选择谁为研究对象?2、怎样保证两次作用的效果相同?3、怎样记录和描述每个力?学生讨论。教师提问。教师总结：总的说来：先表示出三个力，再来找它们关系。关于表示力，把大家刚才说的，梳理一下形成步骤：教师边讲解边动画演示：1、固定橡皮筋一端，两次作用需将结点拉到同一位置以确保两次拉橡皮筋效果相同。2、一

13、位同学两力互成角度拉橡皮筋，另一位同学记录结点位置、力的大小和方向。大小由弹簧秤读出，方向通过在线的下方取较远的两点，由两点画线来确定力的方向。3、用一个力拉达同一点，记录力的大小和方向。4、用同一标度，作三力的图示。教师引导学生搞好协作，分组实验：下面请同座位为一组，搞好协作，一位同学操作弹簧秤，另一位同学记录数据、作图，先表示出力来，再一同来找其关系。看哪组协作得，做得最快、做得!做好得请举手!教师巡视指导。问题：两分力大小、方向和合力大小、方向之间存在什么样的关系?1、启发学生先从数据分析，结论不易找出其定量关系2、启发学生再从图形上分析既然有向线段表示力，那我们能否从图形上找其关系?教

14、师做好预设。教师再启发：现在我们的问题转移到求解这三个表示力的线段的方位和大小关系上来了。这是几何问题，我们在初中研究线段间关系的时候，常用什么方法?引导作辅助线，连接分力和合力的箭头教师利用展台展示 1 组，结论：像教师再利用展台展示 2 组。归纳：一组像可能是偶然，我们每一组都像就可能不是偶然的了。教师引导学生再验证。总结：这个实验不仅我们做，很多人都做了，经过无数次的努力探究、实验，现代，科学家利用精密仪器证实两力合成遵循平行四边形关系。我们称之为平行四边形定则。(板书：平行四边形定则)平行四边形定则：引导学生根据实验叙述平行四边形定则内容，教师补充。以表示这两个力的线段为邻边作平行四边

15、形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。补充、升华：分力为邻边，合力为夹在指间的对角线。平行四边形定则的发现是伟大的发现，既体现了大小的关系，又体现了方向的关系。同时，一切矢量的运算都遵循平行四边形定则，只有符合平行四边形运算定则的量称为矢量。对于力而言，只要给我这样两个力，我都能利用平行四边形定则求其合力。怎么准确画呢?(教师动画展示，板书：应用)问题：若物体受到三个力作用，怎么求其合力?(多力合成方法)安排学生练习。交代计算法：聪明的同学已经发现还可用计算的方法求解合力，关于计算法，我们下节课再研究!问题：F1、F2 大小一定,夹角增大,合力如何变化?合力什么时候,什么时候最小?

16、合力的范围如何?(教师展示自制教具)边表示分力，对角线表示合力，请大家自己操作，找出规律。学生回答。总结：同一直线上两力合成实际是其特殊情况。问题：合力一定比分力大吗?思考：若夹角不变，改变其中一个力大小，合力怎么变化?我们可以通过器材来说明，请大家课后思考。练习：PPT 展示：已知 F1=2N，F2=10N(1)它们的合力有可能等于 5N、10N、15N 吗?(2)合力的值是多少?最小值是多少?合力的大小范围是多少?照应课前实验，解决实际问题师：通过本节课的学习，大家能解释拉断钢丝的原因吗?展示 PPT。学生回答：合力很小，分力夹角很大时，分力却很大。生活实例分析，如架设高压线时，不能张得太

17、紧，否则一小鸟都可能将其压断。再比如斜索拉桥，课后思考，试着解释为什么这立柱做得很高。知识改变了生活!共点力：几个力同时作用在物体的同一点，或它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力。PPT 展示(板书：三、共点力。1、定义)师：力的平行四边形定则只适用于共点力。(2、平行四边形定则适用条件)高中物理必修一力的合成教案高中物理必修一力的合成教案 3 3教学目标一、知识与技能1.理解力的合成和合力的概念。2.掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。二、过程与方法1.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法。2.培养学生

18、的动手能力、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力。三、情感态度价值观学会应用等效代替和控制变量的思维方法。教学重难点重点：1.通过实例理解分力、合力、力的合成的概念。2.通过实验探索“力的合成”所遵循的法则。难点：“平行四边形定则”的理解。教学过程一、导入新课如图甲，一个人用力 F 可以把一桶水慢慢地提起，图乙是两个人分别用 F1、F2 两个力把同样的一桶水慢慢地提起。那么力F 的作用效果与 F1、F2 的共同作用的效果如何?学生：效果是一样的。老师：一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，在实际问题中就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效代替。这个力就叫做那几个力的合力。求几

19、个已知力的合力的过程叫做力的合成。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，这几个力叫做共点力。我们这节课就来学习两个共点力的合成。二、新课教学(一)探讨实验方案先用两个力作用在物体的同一点上，使它们产生一定的作用效果，如把橡皮筋一端固定，拉加一端到某一点 O，再用一个力作用于同一物体的同一点上，让它产生与第一次的两个力的作用效果相同，即也把橡皮筋拉到点 O，记下各个力的大小、方向、画出力的图示，就能研究力之间的关系了。等效代替是物理中常用的一种方法。(二)演示实验：互成角度的二力的合成(请两位同学上讲台帮忙)。(1)把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸固定在木块上。(2)用图

20、钉把橡皮条一端固定在 A 点，结点自然状态在 O 点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。(3)用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达 O点。让学生记下 O的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从 O点沿两条细纸的方向画线，并分别记下两只弹簧的读数F1 和 F2。(4)放开弹簧秤，使结点重新回到 O 点，再用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到 O，读出弹簧秤的示数 F，记下细绳的方向，按同一标度作出 F1、F2 和 F 的力的图示。(5)用三角板以 F1、F2 为邻边利用刻度尺和三角尺作平行四边形，过 O 点画平行四边形的对角线，做出合力 F 的图示。(6)改变 F1 和 F2

21、的夹角和大小，再做两次。从实验中得出什么结论：合力 F 不能简单地用 F1 和 F2 的代数合表示。证明：利用三角板以力 F1 和 F2 为邻边做平行四边形，作出其对角线 F，看力 F 和 F是否重合。仔细观察发现，F 和 F基本重合，在误差范围内，F 几乎是 F1、F2 为邻边的平行四边形的对角线。经过前人很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示 F1、F2 的合力。老师归纳：求两个共点力的合力时，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段 F1 和 F2 为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合

22、力 F 的大小和方向，这就是力的平行四边形定则。(三)指导学生进行分组实验观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。要求同学用平行四边形法则作出 F1 与 F2 的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。减小误差的方法：弹簧秤使用前要检查指针是否指在零点;弹簧秤要与木板表面平行。总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的两个力相加减

23、，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。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。(四)实验归纳总结：1.力的合成要遵循平行四边形定则。两个共点力的合力随夹角的变化而变化。夹角为 00(作用在同一直线上且方向相同)时：F=F1+F2，F的方向与 F1、F2 的方向相同。夹角为 1800(作用在同一直线上且方向相反)时：F=|F1-F2|，F 的方向与两个力中较大的那个力方向相同。两个共点力的合力的大小范围：大于等于二力之差，小于等于二力之和，即|F1-F2|FF1+F2。2

24、.两个大小一定的力 F1、F2，当它们间的夹角由 00 增大到1800 的过程中，夹角越大，合力就越小;合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力。3.矢量和标量：即有大小又有方向的物理量叫矢量，矢量运算遵循平行四边形定则。只有大小没有方向的物理量叫标量，标量运算遵循代数运算法则。力既有大小，又有方向，故力是矢量。4.实验归纳法是科学研究的重要方法，要通过提出假设，设计实验，实验研究，数据分析，归纳总结，形成结论。【例题 1】大小不变的 F1、F2 两个共点力的合力为 F，则有：A.合力 F 一定大于任一个分力 B.合力的大小既可等于 F1，也可等于 F2C.合力有可能小于任一个分力 D.合力

25、F 的大小随 F1、F2 间夹角增大而减小。解析：正确答案是 BCD我们可以取一些特殊的数值来分析 F1、F2 的合力变化范围是|F1-F2|FF1+F2 若取 F1=2N，F2=3N 则 1NF5N。当 F1 与 F2 夹角为 180时，合力小于分力。应排除A 同时知 C 正确。B 对，由合力的变化范围可知正确。D 对，当 F1 和 F2 夹角为 0时，合力，当 F1，F2 夹角为180时，合力最小，随着 F1、F2 夹角增大合力 F 反而减小。说明：对于一些定性分析的选择题，有时可采用取一些特殊数值的方法来分析，这样可使分析简单、方便。【例题 2】运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力

26、。力 F1=45N，方向水平向右。力 F2=60N，方向竖直向上，用作图法求解合力 F 的大小和方向。解：选择某一标度，利用0.5cm 的长度表示 15N 的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度 L，利用 F=15N即可求出。巩固训练(1)两个力互成 30角，大小分别为 90N 和 120N，用作图法求出合力的大小和方向。(2)两个共点力的大小都是 60N，两力间的夹角为 1200，求这两个力的合力?解法一、图示法。解法二、利用平行四边形法作出力的图示，然后利用几何知识求解。学生讨论会得到：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

27、力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想，所以可以这样合成。(3)两个共点力，当它们同方向时其合力大小为 7N，当它们反方向时其合力的大小为 1N，问当它们互相垂直时其合力的大小是多少牛?提示：假设F1 大于 F2，由题意可知：F1+F2=7，F1-F2=1 解得：F1=4N，F2=3N然后：方法一、图示法。方法二、先利用平行四边形法则作出力的图示，再利用直角三角形知识求得合力 F=5N(4)请同学完成 P13 的思考与讨论。提问：如果两个分力 F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。(用作图法)同学们用作图法得到：Fmax=F1+F2(两力夹角为 0)Fmin=F1-F2(两力夹角为 180，F 合于大的方向一致)夹角在 0180之间，后介于 Fmin 与 Fmax 之间。课后小结这节课主要学习了力的平行四边形定则，要求会用作图法求两共点力的合力。这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F 合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。