第二节 力的合成
教学目标
知识目标
1．知道什么是合力，什么是二力的合成．
2．会计算同一直线上两个力合力的大小，并会判断方向．
能力目标
1．培养观察能力
通过观察一个力作用在物体上产生的效果与两个力作用在物体上产生的效果相同的实验使学生明确实验中应观察什么现象，并由此分析出这些现象说明什么问题．进而认识到观察物理现象应首先明确观察目的，并根据观察目的明确观察什么，观察的各现象之间有什么关系，这些现象是如何说明所要观察的问题的．
2．培养运用物理知识解决实际问题的能力．
能计算同一直线上两个力的合力，确定合力的方向，能已知同一直线上两个力的合力及其中一个力，求另一个力的大小和方向．
情感目标
通过实验培养学生实事求是的科学态度和良好的意志品质．
通过同一直线上两个力的合成的图示，培养学生欣赏线条美的能力．
教学建议
教材分析
教材先通过图7-11和图7-12两个实例说明两个力产生的效果可以用一个力来代替，这个力就叫做那两个力的合力，引出求合力的问题．接着研究两个力沿同一直线作用在物体上这种最简单情况下求合力的问题．通过 “研究同一直线上方向相同的两个力的合力的大小和方向”和“研究同一直线上方向相反的两个力的合力的大小和方向”两个演示实验，得出结论．最后联系实际，应用知识分析两个简单的实际问题．
教法建议
教学中要注意从合力产生的效果与两个分力共同作用产生的效果相同来使学生认识合力．然后说明二力的合成就是求两个力的合力．为了帮助学生理解合力的概念，还可以再补充其他的事例，例如，两个人拉着一辆车匀速前进．也可以用一个人来代替这两个人拉着这辆车匀速前进，后面一个人对车的拉力就是前面两个人对车的两个拉力的合力．
教学设计示例
重点、难点分析
1． 合力的概念．
理解合力的概念关键是要让学生认识两个力共同作用产生的效果和一个力产生的效果相同．为了达到这一目的，除利用课本中的例子以及补充其他事例之外，可以通过实验进行定量的研究，使学生对这个问题的认识能从感性上升到理性，并进而自己分析生活中相关事例，以加深对这个问题的理解．尤其要注意引导学生认识合力不是一般意义上的力之和，而是等效代替．
2． 同一直线上同方向的二力合成，同一直线上反方向的两个力的合成．
两个力作用在一个物体上的情况很多，首先应组织、启发学生通过讨论认识各种形式的两个力作用在一个物体上的实例，使学生对两个力作用在一个物体上的问题有感性认识，然后对这些事例进行分析，区分不同类型，进而明确我们所要研究的问题，然后再组织学生进行课本中安排的实验．
对于同一直线上同方向与反方向二力的合成问题，在进行实验前可以让学生思考，两个力合力的大小和方向可能会怎样，在猜想的基础上进行实验．
课时安排 1课时
教学设计示例
（一）导入新课
在日常生活中我们经常遇到这样的情况，当一个人用力推一个物体或者提起一个物体时如果力气不够，这时再过来一个人帮忙则往往会达到目的，但是如果换一个力气比较大的人，他一个人也可以达到目的．这时我们就说一个人经过努力达到的效果与两个人相同，今天我们就来专门研究这样的问题．
（二）新课教学
1．同一直线上二力的合成
请同学们举出生活中的实例说明一个人用力作用的效果与两个人共同用力作用而产生的效果相同．
学生讨论并举例
例1? 两个小孩一同努力可以提起一桶水，一个大人就可以提起来．
例2? 一个人拉一辆车拉不动，再有一个人在后边推就可以把车推动，如果一个力气大的人一个人就可以拉动．
例3? 一根木头一人扛起来比较费劲，如果两个人一人扛一头则可以比较轻松的扛起来，但效果是相同的．
以上同学们举的实例都非常对，这里所说的效果相同，在物理学中我们叫它等效，也可以叫等效代替，在学习物理中建立等效的观念十分重要．下面我们用实验来进一步研究这个问题．
教师向学生介绍实验仪器，并开始下面的实验：将一根弹簧挂在支架上，弹簧后边用一块白纸板衬托．将一个物体挂在弹簧下，弹簧伸长一定的长度，其指针指在一定的位置，用笔在白纸板上标上记号．换用两个物体挂在弹簧下，弹簧指针指在同一位置．实验前让同学注意观察指针所指示的位置．实验结束后教师讲解并提出问题．可配合将实验过程制成图，用投影打出．如图所示
将一个物体挂在弹簧下，说明这个物体对弹簧施加了一个力的作用．将两个物体挂在弹簧下，这两个物体分别对弹簧施加了力．弹簧伸长说明了什么？
说明力作用在弹簧上，使弹簧的形状发生了变化．
挂一个物体和挂两个物体弹簧的伸长量是什么关系？说明了什么？
弹簧的伸长量相同，说明一个力作用在弹簧上与两个力共同作用在弹簧上产生的效果相同．
一个力（F）产生的效果跟两个力（ 和 ）共同作用产生的效果相同，这个力（F）就叫那两个力（ 和 ）的合力．求两个力的合力叫二力的合成．
在讲解中要求同学注意，合力不是力的和，在后面的研究中同学们会逐步加深对这个问题的理解．请同学们列举一个物体受两个力作用的事例，前边举过的事例也可以重复．（学生边举例，教师边在黑板上画出示意图，以便于分析）
【例1】? 一个人在前面拉车，另外一个人在后边推车．
【例2】? 两个人共同提一桶水．
【例3】? 房顶上的吊灯受到竖直向下的重力和电线的拉力．
以上这些事例如果要分类的话可以分成几类？
有两个力互成角度的，也有两个力在一条直线上的．
在一条直线上的力有方向相同的，有方向相反的．
在上面这些事例中，最简单的是同一直线上的两个力．我们先来研究同一直线上的二力合成问题．同一直线上两个力的合成有两种情况，一种是同一直线、方向相同，另一种是同
直线方向相反．请同学们首先根据日常生活中的经验猜想一下，这两种情况合力的大小和方向与两个力的大小和方向是什么关系？
在学生思考的基础上，请同学说出自己的猜想，教师把同学猜想的大意写在黑板上．
请同学们打开课本看书上两个实验示意图和相关说明，看完后亲自完成这两个实验；验证一下自己的猜想．
学生看书，然后开始实验，教师在同学中间巡视并进行指导，实验结束后提问．
同一直线上，方向相同的两个力合力的大小及方向与两个分力是什么关系？
同一直线上，方向相同的两个力的合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向跟这两个力的方向相同．
同一直线上，方向相反的两个力合力的大小及方向与这两个分力是什么关系？
同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力的大小之差，合力的方向跟较大的那个力相同．
在完成上述内容的基础上教师可提问：两个小孩共同提一桶水，每个人都对水桶施加了一个力，大人一个人提一桶水，她对水桶如果施加的是一个竖直向上的力，如果他们提的是同一桶水，那么大人施加的力和两个小孩施加的力的效果是否相同？
［学生］效果相同．
［老师］两个小孩子所用力的合力的大小与大人施加的力的大小是什么关系？
［学生］相等．
［老师］在这种情况下，大人所用力的大小是否等于两个小孩所用两个力的和？
［学生］不等．
［老师］为什么？
学生今天我们研究的是同一直线上的两个力的合成，这两个小孩施加的两个力不在同一直线上，不能用同一直线上二力合成的规律来研究这个问题．
（三）总结、扩展
今天我们研究同一直线二力合成的方法，这一方法就不能用来研究互成角度的两个力的合成问题．互成角度的两个力的合成遵循平行四边形法则，同学们感兴趣可以查阅资料自学．
（四）作业布置.
第三节 力的平衡
教学目的
1．掌握二力平衡的条件．
2．会应用二力平衡的条件解决简单的问题．
重点与难点
1、正确分析一个物体的受力情况。
2、二力平衡条件的得出。
教具
配套实验仪器
教学方法
实验观察法、讨论讲解法
教学过程
一、复习提问
1．牛顿第一定律的内容是什么？
2．什么叫惯性？物体在什么情况下有惯性？
二、引入新课
讲述：牛顿第一定律告诉我们，物体在不受外力的时候总要保持静止状态或匀速直线运动状态．但是一切物体都受到力的作用，物体保持静止或保持匀速直线运动的情况也是普遍存在的．那么这二者之间有什么联系呢？
三、力的平衡
讲述：请大家思考，你见过的哪些物体受到力的作用并保持静止状态？
（学生思考并回答）
教室内的吊灯受到重力和拉力，吊灯保持静止．放在地上的水桶受重力和地面对它的支持力，水桶静止．课桌受到重力，书本对它向下压的力和地面的支持力，课桌静止．
讲述：物体受到力的作用，物体保持匀速直线运动的情况也能见到．一列火车在一段平直的轨道上匀速行驶，火车受重力、支持力、水平向前的牵引力和向后的阻力．
讲述：物体在受到几个力作用时，如果物体保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这几个力相互平衡．
根据这个观点，我们可以从吊灯的静止状态可知吊灯受到的重力和拉力相互平衡．
讲述：请大家按照这样的说法叙述上述各例中的物体的运动状态及它们个自受到的力之间的关系．（学生叙述）
四、二力平衡的条件
讲述：二力平衡的情况最简单，我们先研究这种情况．
讲述演示课本图9—6所示实验并讲解这个木块受两个拉力．
讲述提问：要使木块静止，这两个力应该满足哪些条件？
我们使这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上，重复刚才的实验．
我们发现木块处于静止状态，此时，这两个力是平衡的．
可见，两个力的平衡必须满足以下四个条件：两个力作用在一个物体上，大小相等、方向相反、作用在一条直线上．
根据同一条直线上力的合成的法则可知，当两个力彼此平衡时，物体受到的合力是0．
五、二力平衡条件的应用
二力平衡条件的应用可以从两方面去掌握.
1．根据物体处于静止状态或匀速直线运动状态，可以分析出作用在物体上的力的大小和方向．
例题：质量是50千克的人站在水平地面上，画出人受力的图示．
人受重力G和地面的支持力N．人处于静止状态，所以重力G和支持力N是平衡的．那么这两个力一定满足二力平衡的条件，即大小相等，方向相反，且在一条直线上．
根据人的质量，计算出人的重力G．G=mg=50千克×10牛／千克=500牛顿．方向竖直向下．支持力N=500牛顿，方向竖直向上．（图示略）
2．根据物体的受力情况判断物体的运动状态.
物体不受力，应保持匀速直线运动或保持静止状态．物体受一个力，运动状态发生改变，这是力产生的效果．物体受平衡力时，应保持静止或保持匀速直线运动状态．静止的物体受平衡力时，仍然保持静止；运动的物体受平衡力时，仍然保持匀速直线运动．
例如，火车在平直的轨道上行驶．在竖直方向上重力和支持力平衡，如果牵引力大于阻力，火车将加速；如果牵引力小于阻力，火车将减速；牵引力和阻力相等时，水平方向二力平衡，火车匀速直线前进．
六、总结
力和运动的关系可以粗略地概括如下．
维持运动不需要力的作用，因为物体有惯性，只有改变物体的运动状态时才需要力．但是物体在平衡力的作用下，运动状态不会改变．
物体保持静止或匀速直线运动的条件是什么呢？从理论上说，物体不受力或受平衡力时就可以保持静止或匀速直线运动．而实际上物体是没有不受力的，所以物体受平衡力时就保持静止或匀速直线运动．
第一节 科学探究：牛顿第一定律
一、教学目标
1．? 知识与技能
（1）知道什么是运动状态的改变。
（2）知道物体运动状态的改变即包括速度大小一改变，又包括速度方向的改变，同时也包括速度的大小和方向同时改变。
（3）知道力是物体运动状态改变的原因。
（4）理解牛顿第一定律的内容和意义
（5）知道什么是惯性，会正确解释有关现象
（6）知道质量是物体惯性大小的量度，并能用来解释一些简单的现象。
2．? 过程与方法
（1）观察实验形成力与运动究竟是什么关系？
（2）通过实验研究力与运动的关系
（3）知道理想实验是科学研究的重要方法
（4）知道历史上牛顿第一定律的建立过程
3．? 情感态度价值观
（1）体验再研究过程得到自己发现的喜悦。
（2）领会理想实验方法的意义
（3）由惯性与生活的联系增强物理学习的情感
二、重点与难点
重点：牛顿第一定律、惯性
难点：对牛顿第一定律的理解
三、教具仪器
多媒体、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块
教法
1、对比实验、自主探索、合理推理。
2、利用生活中的实例，理解惯性与质量的关系。
四、教学过程设计
（一）引入新课
开门见山，阐述课题：前面几章学习了运动和力基础知识，这一章开始我们研究力和运动的关系。第一节课我们来学习牛顿第一定律。
（二）进行新课
教师活动：多媒体播放古代人劳动的漫画： 边播放边说，人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。是这样吗？
学生活动：学生观看漫画：人推着车子，汗流侠背，推车的人放下车，一边擦汗，一边叹气。
通过看漫画思考问题。
教师活动：下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。
让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：
l、力推物动，力撤物停。
2、力撤物不停。
教师巡回指导，提出问题：物体的运动是不是一定需要力？
学生活动：利用桌子上的器材：小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺。做实验：
1、桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。
2、撤去毛巾，让小车在桌面上，推一下小车，小车运动一段才停下来。
教师活动：你还能举出其他的例子来说明这个问题吗？
刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？
学生活动：学生举例讨论，比如：自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。
点评：通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。
教师活动：引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那小球会怎样？
学生活动：用小球做对比实验
A、使斜槽和桌面吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。B、在桌面上放玻璃板，使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。
对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。［总结得出］小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑小球会永不停止。
点评：1、对比实验，找出问题的本质．从而理解物体的运动和力的关系．
2、在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理．
教师活动：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（并板书）
物体的运动是不需要力来维持的。（力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力，运动的物体会一直运动下去）。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？
教师活动：边介绍边用多媒体播放伽利略的理想实验。要动态出以下效果：
（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。
（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。
（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。
根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？
学生活动：观察并回答提出的问题：
运动的物体如果不受力物体将匀速运动下去。
点评：通过观察伽利略的理想实验，启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。
教师活动：用气垫导轨消除摩擦。让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。
学生活动：学生记录数据并比较。确信他的正确性。
教师活动：引导学生认识、总结力和运动的关系。
让学生阅读课文找出：
l、伽利略的观点。
2、笛卡儿的补充和完善。
3、牛顿第一定律。
对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？?
学生活动：阅读课文，回答问题。
1、伽利略：物体不受力时，运动的物体一直作匀速直线运动。
2、笛卡儿：物体不受力时，物体将永远保持静止或运动状态。
教师活动：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？
在学生回答的基础上，进一步总结：力不是维持物体运动状态的原因，力是改变运动状态的原因。
????????? 运动状态是指什么？
学生讨论回答：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。
????????? 运动状态：速度的大小和方向。
点评：培养学生理解问题时能力。
教师活动：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？
什么时候可以看作不受力并举例说明。
学生活动：学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。
受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。
点评：培养学生刨根问底的严谨态度。
教师活动：牛顿定律又叫惯性定律，惯性是指什么？
你又怎样理解这种性质呢？举例说明。
因为这是一个新概念，学生刚接受可能不是很好理解。通过实验来进一步的理解。
在小车上放一高的木块，让小车在光滑的玻璃上运动，前面固定一物块，当车运动到物块时被挡住，车上的木块前倾。为什么？
再如，人站在匀速行使的车厢内竖直向上跳起，仍会落到原地。这都是惯性。
再让学生举例，学生就必然入门了。
学生活动：学生观察并思考，再进一步理解惯性：是指物体具有保持原来运动状态或静止状态的性质。
教师活动：列举惯性利用和危害的事例。
点评：通过生活中的例子进一步理解惯性。
教师活动：进一步总结：物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态，理解时可认为不受力和合力为零效果是一样的，如果某个方向不受力，那么在这个方向物体也会保持匀速直线运动状态或静止状态。培养学生灵活运用物理规律解决问题的能力。
教师活动：一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？
学生活动：学生思考
比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。
从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。
教师演示：弹簧穿过一细线与两质量不同的小车相连，剪断细线，观察小车的运动。
点评：通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关．?
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。教师要放开，计学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
☆对惯性的理解
1、被踢出去的冰块在摩擦力可以忽略的冰面上运动受没受向前的力？为什么能够向前运动？
2、船在水中匀速行驶，一人站在船尾向上竖直跳起，它会落入水中吗？为什么？
3、为什么跳远运动员要助跑才能跳的远些？
4、在一向北匀速直线行驶的火车车厢中，一小球静止在水平桌面上，当坐在桌旁的人看到小球向南滚动时，火车做什么运动？
（五）讨论本节课我们主要学习的问题??
1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。
2.伽利略研究力和运动关系的思想方法－－理想实验法。
3.牛顿第一定律的内容和意义。意义:给出了不受外力作用时物体的运动规律。进一步加深力的概念。
引出了惯性的概念。
指出了受合外力为零的物体的运动规律。????
4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。
（六）布置作业： 课后1-3题
五、课后反思：
一、让学生经历了力和运动关系的再研究过程。
??? 研究过程是物理教学的物质基础，是物理教学种种期望的依托，学生学习中主体性、主动性表现，思维参与动作参与情感体验，方法的学习，从事自己的探究，对科学的探究本质的领悟没有过程的设计是无法实现。
在再研究的过程中老师在问题的提出，引导学生思考，在理想实验的过度上只是提供资源、适当的点拨，是学习过程的幕后的组织者（影子），而不是在前台代替学生的参与或过于控制学生的参与。
二、通过对历史上的回顾，使学生了解科学发展过程，理解科学的动态发展性，科学家在科学发展中的作用，科学方法的重要意义，物理实验和科学思维始终是推动物理学向前发展的两大引擎。
三、将情感态度价值观很好地整合在知识与技能、过程与方法之中，三者融为一体，使情感自然而生。
四、通过生活中的惯性现象，展示了物理与生活与技术的紧密联系。
五、展示了教学技术的应用在物理教学中的重要意义。总之，将三维教学目标有机融合在教学过程，将教学理念（生活到物理、教学方式多样化、物理与技术和社会联系）贯彻到课堂。学生在教室里享受的有趣的学习过程、生活过程，成长过程。
