3.4 力的合成 课时教案（表格式）2025--2026年粤教版高中物理必修第一册

3.4《力的合成》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 粤教版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于粤教版高中物理必修第一册第三章第四节，是力学基础知识的重要组成部分。在学习了重力、弹力、摩擦力等基本力的概念后，学生需要进一步理解多个力共同作用时如何等效处理，为后续牛顿运动定律的学习奠定基础。教材通过实验探究与理论推导相结合的方式，引导学生认识合力与分力的关系，掌握平行四边形定则这一核心规律。
学情分析
高一学生已具备初步的矢量意识，但对矢量运算仍停留在直观感知阶段。他们在初中接触过“同一直线上力的合成”，具备一定的实验操作能力和小组合作经验。然而，将力作为矢量进行几何合成的理解存在困难，尤其在方向性、等效替代思想以及作图规范方面易出现认知障碍。因此，教学中需借助真实情境和动手实验帮助其建立空间想象能力，并通过层层设问促进思维深化。
课时教学目标
物理观念
1. 理解合力与分力的概念，知道等效替代的思想在力的合成中的应用。
2. 掌握力的平行四边形定则，能用该定则求解两个共点力的合力大小和方向。
科学思维
1. 经历从实验现象中归纳出平行四边形定则的过程，发展归纳推理能力。
2. 能运用矢量合成法则分析实际问题，提升模型建构与逻辑推理能力。
科学探究
1. 设计并完成“探究两个互成角度的共点力的合成规律”实验，学会使用弹簧测力计和细绳进行测量。
2. 分析实验数据，绘制力的图示，验证平行四边形定则的正确性。
科学态度与责任
1. 在实验过程中养成严谨求实的科学态度，尊重实验事实。
2. 认识到物理学规律来源于实践，增强探索自然规律的责任感与兴趣。
教学重点、难点
重点
1. 合力与分力的概念及等效替代思想的理解。
2. 平行四边形定则的内容及其应用。
难点
1. 理解力的矢量性，突破标量叠加的思维定势。
2. 实验中误差来源的识别与控制，以及如何通过作图法准确得出合力。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、实验探究法、讲授法、合作学习
教具准备
弹簧测力计（双指针式）、橡皮筋、白纸、图钉、细线、直尺、量角器、三角板、多媒体课件
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、创设生活情境，引发认知冲突。 （一）、播放视频：两人抬水桶前行。
教师播放一段两名同学共同抬起一个装满水的水桶缓慢行走的视频，画面清晰展示两根扁担分别施加拉力，方向斜向上且互成一定角度。随后切换镜头，一名健壮的同学独自用一根扁担水平提起同样的水桶匀速前进。
提问引导：“同学们观察这两个场景，思考一个问题：这三位同学所承受的‘负担’一样吗？如果我们将两个人的拉力合起来看作一个效果，能不能找到一个单独的力来代替他们两个共同的作用？”
等待学生回答后继续追问：“如果我们说这个单独的力和两个力的作用效果相同，那它应该满足什么条件？我们把这样的力叫做什么？”
适时引出课题：“今天我们就来研究这个问题——多个力同时作用在一个物体上时，它们可以怎样被简化？这就是我们要学习的《力的合成》。”
（二）、回顾旧知，构建知识桥梁。
教师在黑板左侧书写：“F = 3N →，F = 4N →，求合力F = ”
提问：“如果这两个力作用在同一物体上，并且方向相同，合力是多少？”
学生齐答后，再变式：“如果方向相反呢？”
接着提出挑战性问题：“但如果这两个力不是在一条直线上，而是像刚才视频里那样，互成一个角度，比如90度甚至其他任意角度，还能简单相加或相减吗？”
通过对比强调：“显然不能！因为力不仅有大小，还有方向——它是矢量。所以我们必须寻找一种新的方法来处理这种非共线的情况。” 1. 观看视频，感受多人协作提物的情境。
2. 思考并回答教师提出的问题。
3. 回忆初中所学同一直线上力的合成规则。
4. 意识到方向不同可能导致合成方式变化。
评价任务 描述准确：☆☆☆
概念清晰：☆☆☆
反应积极：☆☆☆
设计意图 以贴近生活的抬水桶情境切入，激发学生兴趣；通过视觉化对比引发“能否等效替代”的深层思考，制造认知冲突，促使学生主动质疑已有经验；由简入繁，从共线到非共线，自然过渡到矢量合成的必要性，为新知学习铺设思维阶梯。
概念建构
【10分钟】 一、明确核心概念，建立等效思想。 （一）、定义合力与分力，渗透等效替代哲学。
教师在黑板中央画出一个静止的小车，两侧用带箭头的线段表示两个拉力F 和F ，互成钝角。然后擦去这两个力，在原位置正中间画出一个更大的箭头F，标注“使小车产生相同加速度”。
讲解：“当我们用一个力F作用在这个小车上时，产生的运动效果——比如加速度的大小和方向——与原来F 和F 共同作用的效果完全一样，那么我们就称F是F 和F 的合力，而F 和F 则是F的两个分力。”
特别强调：“这里的关键是‘效果相同’。物理学中经常使用这种‘等效替代’的思想，就像曹冲称象，用石头代替大象的重量，只要水面刻度不变，就说明它们等效。同样，合力就是那个能‘替代’所有分力总效果的那个力。”
（二）、引入共点力概念，限定研究范围。
教师用粉笔在黑板上演示几种不同的力作用情况：
① 两个力都作用于物体中心；
② 一个力作用于前端，另一个作用于后端；
③ 多个力交于一点。
提问：“哪种情况下我们可以方便地讨论它们的合力？”
引导学生发现：只有当所有力的作用线交于同一点时，才便于研究其合成结果。
总结：“我们把作用于同一物体上、且力的作用线交于一点的几个力，称为共点力。本节课我们主要研究共点力的合成问题。”
（三）、布置任务卡，强化理解。
发放任务卡，上面写着三个判断题：
1. 合力一定大于每一个分力。（×）
2. 若两个分力大小不变，夹角越大，合力越小。（√）
3. 合力与分力是同时存在的力。（×）
组织学生小组讨论1分钟后举牌判断正误，并请代表说明理由。 1. 倾听教师讲解，记录关键术语。
2. 观察图示，理解合力与分力的关系。
3. 参与讨论，辨析常见误区。
4. 完成任务卡上的判断题并交流答案。
评价任务 术语准确：☆☆☆
理解到位：☆☆☆
判断合理：☆☆☆
设计意图 通过图示与类比（曹冲称象），帮助学生形象理解“等效替代”这一抽象物理思想；明确“共点力”前提，避免后续学习中出现适用范围混淆；设置典型判断题，提前暴露迷思概念，增强辨析能力，为实验探究扫清认知障碍。
实验探究
【15分钟】 一、设计实验方案，动手验证规律。 （一）、介绍实验装置与原理。
教师拿出实验器材套装，逐一展示：固定在木板上的白纸、图钉、橡皮筋、三条细线、两个弹簧测力计。
讲解实验原理：“我们将橡皮筋的一端固定，另一端连接三条细线。其中两条细线分别连接弹簧测力计，用来施加两个分力F 和F ；第三条细线用于施加一个单独的拉力F，模拟合力的作用。”
演示操作步骤：
1. 将橡皮筋拉伸至某一点O，标记此位置；
2. 用两个测力计沿不同方向拉，记录读数与方向；
3. 撤去两个力，改用一个测力计沿另一方向拉，使橡皮筋再次伸长到O点；
4. 记录此时的拉力F的大小和方向。
强调：“只要两次橡皮筋的伸长量和方向一致，就说明F与F 、F 的作用效果相同，即F是它们的合力。”
（二）、分组实验，采集数据。
将全班分为8个小组，每组领取一套器材。
发布实验任务：
① 调整两个分力之间的夹角分别为60°、90°、120°；
② 每次测量F 、F 的大小（单位：N）及其方向（相对于参考轴的角度）；
③ 测出对应合力F的大小和方向；
④ 在白纸上按比例画出三个力的图示。
教师巡视指导，重点关注：
- 弹簧测力计是否调零；
- 结点是否稳定在O点；
- 画图时是否统一标度（如1cm代表1N）；
- 是否及时记录原始数据。
（三）、数据分析，发现规律。
待各组基本完成实验后，邀请一组学生将其画好的三组力的图示投影展示。
提问：“请大家观察这三个力的关系，特别是合力F与两个分力F 、F 之间有什么几何联系？”
提示：“试着以F 和F 为邻边做一个平行四边形，看看对角线是不是刚好指向合力F的方向？”
待多数学生发现规律后，教师正式揭示：“经过大量实验验证，人们总结出了一条重要的规律——力的平行四边形定则：两个共点力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边构成的平行四边形的对角线来表示。”
补充说明：“这条对角线的长度表示合力的大小，方向由箭头指示。” 1. 观察实验装置，理解操作流程。
2. 分组合作，动手完成实验操作。
3. 准确记录数据，规范绘制力的图示。
4. 分析图形，尝试归纳合成规律。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
发现规律：☆☆☆
设计意图 通过亲手实验，让学生经历“提出问题—设计方案—收集证据—分析结论”的完整科学探究过程；在真实操作中体会等效替代的操作含义；通过多组数据对比，增强对平行四边形定则的信服感；培养团队协作与动手实践能力，体现“做中学”的理念。
规律应用
【10分钟】 一、巩固新知，迁移应用。 （一）、例题示范，规范作图。
教师投影出示例题：“已知两个共点力F =3N，方向水平向右；F =4N，方向竖直向上。求它们的合力大小和方向。”
逐步示范作图法：
1. 选定标度：1cm = 1N；
2. 从同一点O出发，画出F （3cm长，水平右）；
3. 从O点画出F （4cm长，竖直上）；
4. 以F 、F 为邻边作平行四边形；
5. 连接O点与对角顶点，得合力F；
6. 用直尺量出F的长度（约5cm），故大小为5N；
7. 用量角器测出F与F 的夹角θ≈53°。
强调：“这种方法叫作图法，直观但有一定误差。我们也可以用数学方法计算——根据勾股定理，F＝ = 5N，tanθ = 4/3，θ ≈ 53°。”
（二）、变式训练，拓展思维。
给出变式题：“若F 与F 大小均为4N，夹角为120°，求合力。”
引导学生思考：“这时还能用勾股定理吗？不行！因为不是直角三角形。但我们仍可用作图法，或利用余弦定理计算：
F = F + F + 2F F cosα，注意α是两力夹角，此处为120°，cos120° = -0.5。”
带领学生代入计算：
F = 4 + 4 + 2×4×4×(-0.5) = 16 + 16 - 16 = 16 → F = 4N
结论：“当两个等大的力夹角为120°时，合力大小等于分力大小。”
启发思考：“这在生活中也有体现，比如晾衣绳挂重物时，绳子越平，张力越大——正是由于夹角增大导致合力虽不变，但每个分力反而变大！” 1. 观察教师示范，学习作图步骤。
2. 动手尝试解决例题。
3. 参与变式题计算，理解公式应用。
4. 联系生活实例，体会物理意义。
评价任务 作图规范：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
迁移灵活：☆☆☆
设计意图 通过典型例题，教会学生规范使用作图法求解合力，强化技能训练；引入数学工具（勾股定理、余弦定理），打通物理与数学的联系；变式题打破直角依赖，提升综合应用能力；结合生活实例解释现象，体现“从物理走向社会”的课程理念。
课堂总结
【5分钟】 一、升华主题，启迪人生。 （一）、结构化回顾知识点。
教师站在讲台前，缓缓说道：“今天我们走过了一段奇妙的探索之旅。我们从生活中两人抬水的情境出发，提出了‘能否用一个力代替多个力’的问题；我们通过实验发现，力的合成并不像数字加减那么简单，因为它有方向——它是矢量；最终，我们找到了大自然隐藏的一条美丽法则：平行四边形定则。”
在黑板右侧整理知识脉络：
→ 合力与分力：等效替代
→ 共点力：研究前提
→ 平行四边形定则：核心规律
→ 作图法与计算法：求解路径
（二）、情景化升华情感价值。
教师深情地说：“其实，力的合成不仅是物理规律，也是一种人生隐喻。每个人的力量或许有限，但当我们朝着同一个目标努力，彼此协调、形成合力，就能创造出远超个体之和的价值。就像拔河比赛，一个人再强壮也无法战胜团结的队伍。愿你们在未来的学习与生活中，既能独立担当，也能善于协作，找到属于自己的‘合力方向’，成就更强大的自我。” 1. 跟随教师回顾本节重点。
2. 整理笔记，完善知识结构。
3. 静心聆听，感悟物理哲理。
4. 内化情感态度价值观。
评价任务 归纳完整：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
感悟深刻：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+情景化”双重总结方式，既系统梳理知识框架，又赋予物理规律人文内涵；通过诗意语言连接科学与生活，激发学生的情感共鸣；以激励性话语收尾，增强学习动力，落实立德树人根本任务。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列说法正确的是（ ）
A. 合力总大于任一分力
B. 合力的方向一定与分力方向相同
C. 两个共点力的合力可用平行四边形定则求解
D. 只有同一直线上的力才能合成
2. 已知两个共点力大小分别为6N和8N，当它们之间的夹角为90°时，合力大小为______N；当夹角为180°时，合力大小为______N。
二、能力提升题
3. 用作图法求解：F =5N，水平向东；F =5N，方向北偏东30°。请按1cm代表1N的比例画出合力，并测量其大小和方向。
4. 解答题：为什么晾衣服时，绳子绷得越直（即两端挂钩距离越近），绳子越容易断？请用力的合成知识解释。
三、拓展实践题
5. 查阅资料或实地观察，列举三个生活中应用力的合成原理的实例，并简要说明其工作方式。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. C（解析：合力可能小于分力，方向也不一定相同，任何共点力均可合成）
2. 10N；2N（解析：勾股定理与代数相减）
二、能力提升题
3. 作图略。合力大小约为9.7N，方向约为东偏北15°。
4. 当绳子绷直时，两边拉力夹角接近180°，合力虽等于衣物重力，但每个分力极大，超过绳子承受极限即断裂。
5. 示例：起重机吊臂、帆船受风力推进、桥梁钢索承重等。
板书设计
《力的合成》
——等效替代·矢量之美
一、合力与分力
→ 效果相同 → 等效替代
二、共点力：作用线交于一点
三、实验探究：
[文字图示：O点·F ↗·F ↘·F→]
→ 数据记录表（略）
→ 发现：对角线即合力
四、平行四边形定则：
以F 、F 为邻边作平行四边形
对角线表示合力F
五、求解方法：
1. 作图法：标度→画图→量长测角
2. 计算法：勾股定理 / 余弦定理
六、生活启示：
个人之力有限，团队合力无穷
教学反思
成功之处
1. 以“抬水桶”真实情境导入，有效激发学生兴趣，迅速进入学习状态。
2. 实验环节组织有序，学生参与度高，多数小组能独立完成数据采集与图示绘制，体现了探究式教学的优势。
3. 板书设计层次分明，图文结合，既呈现知识脉络，又融入人生哲理，收到良好反馈。
不足之处
1. 个别小组因弹簧测力计未调零或结点不稳定导致数据偏差较大，今后应加强实验前检查指导。
2. 对余弦定理的应用讲解略显仓促，部分数学基础薄弱学生理解困难，可考虑前置微课辅助。
3. 时间分配上稍显紧张，最后总结环节略快，未能让更多学生分享感悟。