课件30张PPT。3.4 力的合成高一物理
教学目标 ：
1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念.
2.掌握平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力.
3.理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.了解物理学常用的方法——等效替代法.
4.通过实验探究方案的设计与实施，初步认识科学探究的意义和基本过程，并进行初步的探究.生活中常见到这样的事例： 一个力的作用效果与两个或更多力的共同作用效果相同。1、合力分力定义：如果一个力F产生的效果跟原来几个力(F1、F2……)共同产生的效果相同，这个力F就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。说明：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。而不是物体又多受了一个合力。假如这两力不作用在同一直线上了，又会怎样呢？3、力的合成：求几个已知力的合力
叫做力的合成猜测 ：假如箱子的重量是200N，则F1、F2的合力的大小也是200N,那么F1、F2两个数值相加正好等于200N吗？ 实验验证：F=F1+F2？那我们就做实验来探究吧探究实验前要明确： 1、实验的目的是什么？ 2、实验依据的原理是什么？探究分力与合力的关系，寻找求合力的方法。合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同。力的作用效果有几种？你准备采用哪一种？又如何保证它们等效？实验步骤:
（1）在桌上平放一个方木板，在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好.
（2）用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点（A点的位置应该靠近顶端中点），在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套.
（3）用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置Ｏ.
（4）用铅笔记下Ｏ的位置和两条细绳的方向，分别读出两只弹簧秤的示数（在同一条件下）.
（5）用铅笔和三角板在白纸上从Ｏ点沿着两绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力Ｆ1和Ｆ2的图示.
（6）只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置Ｏ点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力Ｆ的图示.
（7）探究这三个力的大小及方向的关系. 注意事项:
①使用时弹簧秤先校零，与板面平行.
②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差.
③画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力.
④在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同. 做好的小组请取下白纸，把实验器材整理好，然后仔细分析三个力的图示，研究这三个力之间有什么关系？再一次看看合力大小等于两个分力大小之和吗？ F1F2FO实验结论： 求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。适用于所有的矢量的合成与分解（1）同一直线上两个力的合成 b、共线反方向的两个力F1、F2的合成F合=F1+F2，方向与两力方向相同 F合=|F1-F2|，合力方向与两个力中较大的 那个分力的方向相同 a、共线同方向的两个力F1、F2的合成
例题1:力F1=45 N，方向水平向右，力F2=60 N，方向竖直向上.求这两个力合力的大小和方向.FOF1F2作图法：15N选择标度，1厘米长线段代表15牛顿力，作力的平行四边形.
用刻度尺量出对角线的长度为5厘米.
通过比例关系得合力的大小是F为75 N.
用量角器量出合力与F1的夹角是53°解：例题1:力F1=45 N，方向水平向右，力F2=60 N，方向竖直向上.求这两个力合力的大小和方向.计算法解：53o4）用作图法求F1=40 N，F2=30N夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°的两个力的合力．再求它们的夹角是0°和180°时的合力．
比较求得的结果，能不能得出下面的结论：（1）夹角在0°到180°之间时，
夹角越大， 合力越小．
（2）合力不一定大于分力；
例3：已知力F1=4N，F2=5N，F3=8N，则三个力的合力最大值为多少，最小值又为多少？例2：已知F1=5N，F2=10N，则两个力的合力最大值为多少，最小值又为多少？5）合力在什么时候最大？什么时候最小？6)、合力与分力间关系：①θ＝0°时，F＝F1＋F2合力与分力同向②θ＝180°时，F＝｜F1－F2｜合力与分力F1、F2 中较大的同向。③合力的取值范围， ｜F1－F2｜ ≤F ≤ F1＋F2 ④F1、F2大小一定，夹角θ越大，合力就越小。⑤合力可能大于、等于或小于某分力。合力分力不能并存(3)、多力合成的方法：F12F123F1234 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，最后得到的结果就是这些力的合力
几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力。4、共点力5、非共点力 力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能相交于一点。力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。课堂练习1、两个大小和方向都确定的共点力，其合力的（ ）
A、大小和方向都确定
B、大小确定，方向不确定
C、大小不确定，方向确定
D、大小和方向都不确定
A2、两个共点力的大小分别为3N、5N，其合力大小可能是（ ）
A、1N B、3N C、5N D、9N
ＢＣ3、两个共点力的大小分别为F1=15N，F2=9N，它们的合力不可能等于（ ）
A、9N B、25N C、6N D、21N
Ｂ4、两个共点力F1、F2的大小 一定，夹角θ是变化的，合力为F。在角θ从0o逐渐增大到180o的过程中，合力F的大小变化情况为（ ）
A、从最小逐渐增加到最大
B、从最大逐渐减小到零
C、从最大逐渐减小到最小
D、先增大后减小
c
５ 三个共点力，大小分别为11 N、6 N、14 N，在同一平面内，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围. 答案: 0≤F≤31 N
６ 若这三个同一平面内的共点力，大小变为11 N、6 N、4 N，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围.
答案: 1N≤F≤21 N ７三个共点力，大小分别为11 N、6 N、24 N，则这三力的合力大小的范围又是多少？ 7N≤F≤41 N
对于同一物体产生相同的效果已知分力合力力的合成平行四边形定则 以两个共点力为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向求 解遵循小 结：2、一个定则3、两种方法1、一种物理思想作图法：直观明了、误差较大计算法：较准确等效替代适用于所有的矢量的合成和分解《力的合成》教学设计
1 教材分析
? 本节课是探究矢量运算的普遍法则──平行四边形定则。这个定则是矢量运算的工具，掌握好这个定则是学好高中物理的基础．本章是高中力学的基础知识，如何从代数运算过渡到矢量运算是本节的难点。同时，平行四边形定则的探究过程，对培养学生科学的探究精神也有很重要的作用。
? 教科书用简单的语言和一幅卡通图引入了合力和分力的概念及等效代替的物理思想。通过生活中的实例“提水”说明合力与分力是等效代替的关系。比较直观，学生也容易接受。将求合力的方法──平行四边形定则，由旧教材的验证实验改成新教材的探究实验，说明新教材更注重知识的形成过程。教材中对于“平行四边形定则”的得出是希望学生自己动手设计出实验方案，以探究的方式去寻找分力与其合力的关系，最终发现结论。让学生在探究过程中掌握知识，培养能力，领悟科学研究的魅力，并学会互相交流合作。在探究实验之前，教科书上设置了“思考与讨论”栏目，让学生思考猜想，也体现了科学猜想在科研中的重要性。为了降低探究的难度，书中写出了探究时要注意的4个问题，以及“建议用虚线把合力的箭头端分别与两分力的箭头端连接”等提示性的话语帮学生突破思维的障碍。在得出矢量的合成法则──平行四边形定则后，教科书又设计了简单的例题让学生练习尝试使用“平行四边形定则”去求合力。随后又点明了多力合成的办法和思路，可以进一步加深学生对“等效替代”的理解。紧接着又通过“思考与讨论”栏目让学生知道合力与原来两分力夹角的关系，还将初中的“同一直线上二力的合成”情景也包含了进去，让学生认识到“同一直线上二力的合成”只是“平行四边形定则”的特殊情形。最后教材通过生活中的插图说明了共点力的概念及平行四边形定则的适用条件。
2 学情分析
? 学生在初中只接受过求同一直线上二力的合力问题，升入高中后，开始接触矢量的概念，对位移，速度，加速度，力这些矢量有一点感性的概念认识，但对矢量运算的理性认识几乎没有，只有位移那儿好像有点儿模糊的印象。他们更习惯于没有方向的物理量之间的代数运算。平行四边形定则是学生第一次接触，对于刚升入高中的学生来说，在接受矢量运算时有一定的困难，而一旦过了这一关，则是学生认识上的一次质的飞跃。因此放慢教学过程，营造良好的课堂氛围为学生提供自主探究“力的合成法则”提供保障。让学生在探究过程中获得切身的体验，更有利于学生深刻理解矢量的合成法则，也才真正符合新课程理念物理教学的要求。
3 教学设计思想
?为了体现新课程所倡导的教学理念，在教法上，采取以学生为主体，以问题为中心，以教师为引导，以小组的合作为主要方式，让学生进行简单的实验设计，亲身体验科学实验探究的过程。为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，强化小组交流与合作意识，淡化机械式训练，摒弃灌输式教学；教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”和“参与”，决不能搞型式化的探究。在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，学生被动地接受，很难从多方面培养学生的综合素质。
4 教学目标
?4．1知识与技能
?（1）能够从力的“效果”角度理解合力与分力的概念；
?（2）掌握力的平行四边形定则，知道它是合成力的基本定则，学会初步运用平行四边形定则求合力；
?（3）会用作图法求解两个共点力的合力；并能意识到其合力随夹角是变化的。
?4．2过程与方法
?（1）能够通过实验探究归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；
?（2）体会等效代替的思想方法，参与实验探究过程，培养学生动手操作能力和协作能力；
?（3）培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律以及归纳总结问题的能力。
?4．3情感、态度与价值观
?（1）培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。
?（2）培养学生热爱生活、事实求是的科学态度，激发学生探索与创新的意识。
?（3）培养学生合作、交流、互助的精神。
?（4）让学生树立科学探究中大胆猜测，严谨求证的科学思想。
?5 教学重点及难点
?重点：渗透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四边形定则的发现与深刻的理解。
?难点：①实验的设计；②平行四边形关系的发现；③从“代数和”思维到“矢量和”思维的跨越。
6 教学方法 创设情景，引导启发，实验探索，归纳总结。
?7 教学器材
?学生用器材：按小组：①木板1块；②白纸1张；③图钉5枚；④橡皮条1根；⑤细绳2根（两端做好套）；⑥弹簧秤2个；⑦铅笔1只；⑧三角尺1只，刻度尺1只。
8 教学过程的设计
8．1新课的引入
[教师活动]多媒体展示：生活中常见的几种现象：提水、用细线将灯吊在天花板上。
?[学生活动]让学生举生活中类似的例子。
?[教师活动]引导学生理解合力与分力等效代替的关系，得出合力和分力的概念。并复习提问初中学过的同一直线上求两个力的合力的问题：（两种情形，分力同向和反向时）并引导学生用“等效替代”的思想去理解这两种情形，然后再抛出“两个互成角度的分力与其合力有什么样的关系呢？”“合力是否等于两分力大小之和呢？”。引导学生设计实验用“等效替代”的思想靠测量的方法先去找到两分力与合力，并将它们表示出来，然后再探究它们之间的关系。
8．2指导学生实验设计中应注意的一些问题
（1）本实验的实验目的是什么？
（2）实验依据的原理是什么？
（3）力的作用效果有几种？你准备采用哪一种？如何保证它们等效？
8．3进行实验
?[学生活动]四个学生为一小组进行分组实验。
?[教师活动]在旁巡查，适时加以指导，实验时要分布引导学生注意以上3个问题。引导学生按书中的建议把合力的箭头和两分力的箭头连接起来，再看看这些图形有什么共同点和不同点。引导学生利用现有的实验结果大胆地提出科学合理的猜想──满足平行四边形定则，再让学生变化角度实验，验证猜测。
8．4对实验结果进行分析与评估并归纳得出结论
?[学生活动]学生通过实验探究确定了两个分力与合力，并且用力的图示将它们表示出来后，用实物投影仪展示交流实验中得到的图形，并思考归纳、总结本实验探究的结论。学生探究到的合力与分力之间的关系可能只是一个近似的平行四边形，也可能是一些其他图形。
?[教师活动]总结说明：多数组得到了平行四边形这很好，对于没有得到平行四边形的，也要尊重实验，实事求是。教师要特别说明：即使今天我们所有组都得到了平行四边形规律，就一定能说明分力和合力满足平行四边形定则吗？在科学探究中这样做可吗？（学生能意识到这样做不妥）
?[教师活动]总结说明：因为我们只做了有限的几组实验,就得出结论。这当然不可取！科学探究往往要通过不同情况下的对大量实验数据的分析论证才能得出具有普遍意义的科学规律，有时还需要通过理论证明才能加以推广。而我们这节课只做了有限的实验，其实两分力和合力的关系满足平行四边形定则，早就被科学家证实了，大多数同学得到这个结论，而少数同学未能得到，那是因为实验中出现了问题，可能是实验误差（读数误差、作图误差、系统误差），甚至是操作上的错误。请学生下课后分析造成的原因。事实证明不仅力的合成满足平行四边形定则，所有的矢量合成都满足。让学生返回到前面学习位移时的几个问题，用平行四边形定则重新看待那些问题。
?8．5例题分析
?教科书中的例题比较简单， 但学生在作图时常常不规范，教师要强调学生注意
?1．合力，分力要共起点，虚线，实线要分清。
?2．合力，分力标度要相同，作图要准确。
?3．对角线要找准，不要忘了方向。
4 引导学生总结例1求合力有作图法和计算法两种方法。
?8．6共点力与非共点力
?可让学生自学共点力与非共点力的概念，强调平行四边形定则只适用于共点力。
?8．7最后可以让学生思考
?（1）思考分力一定时，随着夹角的增大合力如何变化？
?（2）通过作图和动画演示解决问题1
?（3）实际生活中物体往往受到多个力，怎样求多个共点力的合力呢？
8.8 进行课堂练习
8.9 课堂小结
力的合成课堂练习
1、两个大小和方向都确定的共点力，其合力的（ ）
A、大小和方向都确定 B、大小确定，方向不确定
C、大小不确定，方向确定 D、大小和方向都不确定
2.两个共点力的大小分别为3N、5N，其合力大小可能是（ ）
A、1N B、3N C、5N D、9N
3.两个共点力的大小分别为F1=15N，F2=9N，它们的合力不可能等于（ ）
A、9N B、25N C、6N D、21N
4.两个共点力F1、F2的大小 一定，夹角θ是变化的，合力为F。在角θ从0o逐渐增大到180o的过程中，合力F的大小变化情况为（ ）
A、从最小逐渐增加到最大 B、从最大逐渐减小到零
C、从最大逐渐减小到最小 D、先增大后减小
5.三个共点力，大小分别为11 N、6 N、14 N，在同一平面内，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围.
6.若这三个同一平面内的共点力，大小变为11 N、6 N、4 N，各力间的夹角可变，求此三力的合力大小的范围.
7.三个共点力，大小分别为11 N、6 N、24 N，则这三力的合力大小的范围又是多少？
