3.4力的合成和分解 教案 高中物理必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.4力的合成和分解 教案 高中物理必修第一册 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 632.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-11-23 17:10:07 | ||
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文档简介
3.4 力的合成和分解
教学目标：
（一）知识与技能
1. 能通过实验探究求合力的方法——力的平行四边形定则，并知道它是矢量运算的普遍规则；
2. 会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力或分力。
（二）过程与方法
1. 能从力作用的等效性来理解合力和分力的概念，初步体会等效替代的物理思想；
2. 通过“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验得出求合力的方法，明白力的分解是力的合成的逆运算，平行四边形定则是矢量运算法则。
（三）情感态度与价值观
1. 能应用力的合成和分解知识分析日常生活中的有关问题，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
2.能正确地进行力的合成和分解，体会科学研究方法，增强创新意识和实践能力，注重体现物理学科的本质，培养学生物理核心素养。
教学重难点：
重点：
1、通过生活实例，体会等效替代的物理思想。
2、通过实验探究，得出求合力的方法——平行四边形定则，知道力的分解是力的合成的逆运算。
难点：
1、会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力。
2、会应用平行四边形定则进行矢量运算。
教学过程：
一、导入新课：
两个人提水和一个人提水施加的力有什么区别与联系呢？
二、讲授新课：
1、合力和分力
【教师引导】一个静止的物体，在某平面上受到5个力作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”，你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？
【教师引导】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，这几个力叫作共点力。
【教师提问】生活中常见的事例：一个力的单独作用与两个或者更多力的共同作用，其效果相同。你能举出这样的例子吗？
【学生回答】两个小孩与一个大人同样提起一桶水；运送同样的货物，可由一头大象完成，也可由许多人共同完成；一根绳子与两根绳子同样可以使灯静止于同一位置
【教师总结】一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力叫做那几个力的合力。几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫做那个力的分力。
【教师补充】合力与分力的相关性：合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系。
2、力的合成和分解
【教师引导】求几个力的合力的过程叫作力的合成；已知一个力求它的分力的过程叫作力的分解。
【教师提问】合力与分力在大小上存在什么关系呢？
【动图演示】同一直线上不同方向的力的合力。
【学生回答】同一直线上力的合成：F合=F1+F2（最大），两个分力同向相加。
F合=F1-F2（最小），两个分力反向相减。
【教师提问】如果两个分力不在同一条直线上，而且既不同向，也不反向还能用这种方法求合力吗? 如何求在任意的互成角度的两个力的合力呢?
【探究实验】探究两个互成角度的力的合成规律。
如图所示装置，用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点拉到某一位置O，如图甲所示。记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向，如图乙所示。
如图，力F单独作用时，与和两个力共同作用时的效果是一样的，都能使橡皮条结点保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即橡皮条对结点的拉力相同，所以F等于和的合力。
【教师总结】我们要探究的是：合力F与和的关系。通过多次的实验探究我们会发现，如果两个力合成时，以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，这个规律叫作平行四边形定则。
【教师补充】力的分解也遵循平行四边形定则。将某个力进行分解，如果没有条件约束，从理论上讲有无数组解，因为同一条对角线可以构成的平行四边形有无穷多个(如图所示)，这样分解是没有实际意义的。实际分解时，一个力按力的作用效果可分解为一组确定的分力。
一个已知力究竟要怎样分解，要根据具体问题具体分析。
【教师提问】两个力F1和F2的夹角在由0°变为180°过程中，合力的大小怎样变化？你能不能确定出两个力的合力大小范围？合力的大小一定大于分力的大小吗？
【动图演示】合力与两个分力变化关系
【教师总结】合力与分力的大小关系：
(1)在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。
(2)当两个分力方向相同（夹角为00）时,合力最大，F＝F1 + F2 合力与分力方向相同。
(3)当两个分力方向相反（夹角为1800）时,合力最小，F＝︱F1 - F2︱,合力与分力F1 、F2中较大的方向相同。
(4)合力大小范围 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
(5)合力可能大于、等于、小于任一分力．
3、矢量和标量
【教师总结】1、矢量：既有大小，又有方向，相加时遵守平行四边形定则或三角形定则的物理量。
2、标量：只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量。
随堂练习：见ppt
【板书设计】
3.4力的合成和分解
共点力：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与一点。
一、合力与分力
二、力的合成和分解
①力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。
②力的分解和力的合成都遵循平行四边形定则，如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。
③合力大小范围 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
三、矢量和标量
①矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。
②标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。
【教学反思】
教学目标：
（一）知识与技能
1. 能通过实验探究求合力的方法——力的平行四边形定则，并知道它是矢量运算的普遍规则；
2. 会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力或分力。
（二）过程与方法
1. 能从力作用的等效性来理解合力和分力的概念，初步体会等效替代的物理思想；
2. 通过“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验得出求合力的方法，明白力的分解是力的合成的逆运算，平行四边形定则是矢量运算法则。
（三）情感态度与价值观
1. 能应用力的合成和分解知识分析日常生活中的有关问题，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
2.能正确地进行力的合成和分解，体会科学研究方法，增强创新意识和实践能力，注重体现物理学科的本质，培养学生物理核心素养。
教学重难点：
重点：
1、通过生活实例，体会等效替代的物理思想。
2、通过实验探究，得出求合力的方法——平行四边形定则，知道力的分解是力的合成的逆运算。
难点：
1、会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力。
2、会应用平行四边形定则进行矢量运算。
教学过程：
一、导入新课：
两个人提水和一个人提水施加的力有什么区别与联系呢？
二、讲授新课：
1、合力和分力
【教师引导】一个静止的物体，在某平面上受到5个力作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”，你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？
【教师引导】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，这几个力叫作共点力。
【教师提问】生活中常见的事例：一个力的单独作用与两个或者更多力的共同作用，其效果相同。你能举出这样的例子吗？
【学生回答】两个小孩与一个大人同样提起一桶水；运送同样的货物，可由一头大象完成，也可由许多人共同完成；一根绳子与两根绳子同样可以使灯静止于同一位置
【教师总结】一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力叫做那几个力的合力。几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫做那个力的分力。
【教师补充】合力与分力的相关性：合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系。
2、力的合成和分解
【教师引导】求几个力的合力的过程叫作力的合成；已知一个力求它的分力的过程叫作力的分解。
【教师提问】合力与分力在大小上存在什么关系呢？
【动图演示】同一直线上不同方向的力的合力。
【学生回答】同一直线上力的合成：F合=F1+F2（最大），两个分力同向相加。
F合=F1-F2（最小），两个分力反向相减。
【教师提问】如果两个分力不在同一条直线上，而且既不同向，也不反向还能用这种方法求合力吗? 如何求在任意的互成角度的两个力的合力呢?
【探究实验】探究两个互成角度的力的合成规律。
如图所示装置，用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计分别勾住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点拉到某一位置O，如图甲所示。记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。只用一个弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向，如图乙所示。
如图，力F单独作用时，与和两个力共同作用时的效果是一样的，都能使橡皮条结点保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即橡皮条对结点的拉力相同，所以F等于和的合力。
【教师总结】我们要探究的是：合力F与和的关系。通过多次的实验探究我们会发现，如果两个力合成时，以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，这个规律叫作平行四边形定则。
【教师补充】力的分解也遵循平行四边形定则。将某个力进行分解，如果没有条件约束，从理论上讲有无数组解，因为同一条对角线可以构成的平行四边形有无穷多个(如图所示)，这样分解是没有实际意义的。实际分解时，一个力按力的作用效果可分解为一组确定的分力。
一个已知力究竟要怎样分解，要根据具体问题具体分析。
【教师提问】两个力F1和F2的夹角在由0°变为180°过程中，合力的大小怎样变化？你能不能确定出两个力的合力大小范围？合力的大小一定大于分力的大小吗？
【动图演示】合力与两个分力变化关系
【教师总结】合力与分力的大小关系：
(1)在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。
(2)当两个分力方向相同（夹角为00）时,合力最大，F＝F1 + F2 合力与分力方向相同。
(3)当两个分力方向相反（夹角为1800）时,合力最小，F＝︱F1 - F2︱,合力与分力F1 、F2中较大的方向相同。
(4)合力大小范围 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
(5)合力可能大于、等于、小于任一分力．
3、矢量和标量
【教师总结】1、矢量：既有大小，又有方向，相加时遵守平行四边形定则或三角形定则的物理量。
2、标量：只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量。
随堂练习：见ppt
【板书设计】
3.4力的合成和分解
共点力：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与一点。
一、合力与分力
二、力的合成和分解
①力的合成：求几个力的合力的过程。力的分解：求一个力的分力的过程。
②力的分解和力的合成都遵循平行四边形定则，如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。
③合力大小范围 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
三、矢量和标量
①矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。
②标量：既有大小没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。
【教学反思】