8.4 同一直线上二力的合成-教学设计初中物理人教版（2024）八下

八下新教材配套教案
课程基本信息
课题 同一直线上二力的合成
教学目标
物理观念：知道合力的概念。了解同一直线上两个力合力的大小和方向，并能解决自然与生活中的简单问题，初步形成运动和相互作用观。 科学思维：能初步运用等效替代的思想分析物体在同一直线上受两个力作用的具体问题。 科学探究：能设计研究同一直线上二力合成的实验方案、收集证据、分析数据、得到初步结论，能交流总结同一直线上二力合成的规则。 科学态度与责任：在研究同一直线上二力合成规则的过程中，培养严谨求实、团结协作的科学精神，增强主动与他人合作交流的愿望。 教学重点：合力、分力的概念；二力同向、二力反向的实验探究过程。 教学难点：学生对等效替代法的理解；二力同向、二力反向的分析计算。
实验教具准备：橡皮筋、弹簧测力计
学生实验器材准备：
教学过程
时间 教学环节 主要师生活动
2 min 引入 【复习导入】 1. 力的作用效果有哪些？ 改变物体的形状；改变物体的运动状态。 2. 影响力的作用效果的因素有哪些？ 力的大小、方向和作用点。
9 min 一、力的合成 【观察图片】同学们我们来观察一下这一组图片，我们能看到什么？对了，几个人可以推动汽车。再来看还是同样的一辆汽车，但是现在拉动汽车的施力物体改变成了一个拖拉机，一辆拖拉机也可以拖动汽车，有没有发现其实它的作用效果都是相同的，我们最终看到的效果是使汽车能够运动起来。
我们再来看这个图片，现在我们能够看到两个小孩可以提起一桶水，一个大人也可以提起一桶水，所以他们二者之间作用效果怎么样？也是相同的。他们最终的结果就是把这桶水给提起来了。 我们总结一下，几个人和拖拉机对汽车施加力的作用效果，都是使汽车前进。两个小孩和大人对水桶施加力，最后的结果就是把水桶提起来了，同学们有没有发现，无论是左边还是右边的物体，它们所产生的作用效果都是一样的。 除了这个，它们还有什么别的共同点吗？ 它们有的是一个力，有的是多个力。 在这些图片中，一个力和多个力的作用效果是相同的。左边施加在这个物体上有几个力，而拖拉机和大人施加在物体上是一个力，这种几个力的情况，我们在物理学中把它称为分力，而右边的一个力我们可以把它称为合力，无论分力还是合力，它的作用效果都是相同的。 我们可以用左边来替代右边，也可以用右边来替代左边。无论哪一种情况，它的作用效果是相同的，我们在物理学中也有一个方法，叫什么？同学们回忆一下，这个方法叫等效替代法，也就是说物体施力的效果是一样的，只是我们施力的情况不同，要么用分力，要么用合力。（引出合力与分力的概念——合力:如果一个力产生的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这个力就叫那几个力的合力。分力:组成合力的每一个力叫分力。） 已知几个分力大小，求几个分力的合力叫做力的合成。 我们来看视频加深理解。 【播放视频】《合力与分力》
16 min 二、同一直线上二力的合成 【想想议议】如图，在搬运货物的时候，两个人同时对车施加沿水平方向的拉力F1和F2。此时，怎样计算拉力F1、F2的合力大小呢？又该怎样确定合力的方向呢？ 接下来我们通过实验，探究同一直线上相同、不同方向的两个力的合成。 老师已经给大家准备好了实验器材，同学们和老师一起来做实验吧。 【探究实验】探究同一直线上二力的合成 【设计实验】利用橡皮筋在拉力 F 的作用下发生弹性形变，来表示力的作用效果。 我们在实验过程当中需要测量和记录哪些实验数据呢？力的大小和方向。没错，我们应该记录合力F以及两个分力F1、F2的大小和方向。那么紧接着继续思考，我们应该用什么工具来提供拉力？弹簧测力计。 我们之前的实验使用的工具是——弹簧测力计，利用弹簧测力计可以提供拉力，也可以测出此时拉力的大小。 问题：如何保证力的作用效果相同？ 两次橡皮筋的伸长量相同 （1）同一直线上方向相同的二力的合成 我们记录一下刚才的数据。其中合力的方向F是水平向右的，两个分力F1和F2方向是朝哪里的呢？也是水平向右的，请同学们分析表格当中的数据，看看能得出怎样的结论呢？很好，同一直线上方向相同的两个力合成，合力的大小等于两个分力之和，方向也与两个力的方向都相同。 【实验结论】同一直线上的两个力，如果方向相同，合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向与这两个力的方向相同。F合=F1＋F2 以上就是同一直线上方向相同的两个力合成，接下来我们继续探究，如果在同一条直线上方向相反的两个力合成，会有怎样的实验现象呢？ （2）同一直线上方向相反的二力的合成 F1水平向右，F2水平向左，合力为2N时，两个分力分别是1.5N和3.5N；继续向右，合力为3N时，两个分力分别是1.9N和4.9N；合力为4N时，两个分力分别是1.8N和5.8N。 通过做实验，分析表格当中的数据，同学们发现了什么？ 如果两个力方向相反，合力等于较大的那个力减去较小的那个力，方向与较大的那个力方向相同。 【实验结论】同一直线上的两个力，如果方向相反，合力的大小等于这两个力的大小之差，合力的方向与较大的力方向一致。F合=F大－F小 【总结归纳】 二力同向时，合力F合的大小等于分力F1加上分力F2，合力F合的方向与这俩个力的方向相同。 二力反向时，合力F合的大小等于较大的分力F大减去较小的分力F小，合力F合的方向与较大的那个分力的方向相同。 【学以致用】用二力合成的规则，分析汽车的运动状态。 接着我们再用二力合成的规则分析汽车的运动状态。左边汽车它的运动方向是向左运动的，当它牵引力和阻力相等的时候，同学们尝试分析一下汽车的运动状态，此时此刻是做匀速运动，向左匀速行驶，右边这辆小汽车它也是向左运动，但是此时此刻它的摩擦力大于它的牵引力。请同学们分析一下汽车的运动状态，应该能分析出来汽车会逐渐慢下来，因为它的摩擦力更大，最后合力的方向应该是向右的向右让它慢慢的慢下来。 【例题】某同学练习排球垫球时，排球离开胳膊后竖直上升，到达最高点后竖直下落。已知排球所受的重力约为2.7N，排球所受的空气阻力与速度的大小有关，方向与运动方向相反。若排球在竖直上升过程的某时刻所受空气阻力的大小约为0.5N，试计算排球此时所受合力的大小，并说明合力的方向。若在竖直下落过程的某时刻所受空气阻力的大小也约为0.5N，则此时所受合力的大小和方向又是怎样的？
8 min 三、巩固练习 【巩固练习】
3 min 四、交流与讨论 试用合力解释赛龙舟和帆船的原理 划龙舟时步调一致，产生的划水力尽可能在一条直线上，来增大合力，合力越大，前进的速度就越快。 帆船用风力来驱动帆船前进，船帆越多，同一方向所受力越多，合力越大，帆船的动力也就越大。
1 min 课堂小结
1 min 作业布置