高中物理>沪科版>必修1>第四章 怎样求合力与分力>1 怎样求合力

4.1 怎样求合力
一、教学目标
知识与技能：1、理解合力与力的合成的概念.
2、掌握力的平行四边形定则.
3、会用作图法和直角三角形知识求共点力的合力
过程与方法：1、初步体会等效替代的物理思维方法
2、掌握力的合成的平行四边形定则，明确矢量的合成规律
3、理解多力合成的方法，并会利用合成法则解决生活中的实际问题
情感、态度、价值观：
1、培养学生热爱生活、交流协作的能力，并形成良好的学习惯和严谨思维方法。
2、通过等效替代和作图计算的方法，使学生理解跨学科知识结合的奇妙，激发学生学习热情。
二、重点难点
1 .运用等效替代思想理解合力概念是本节思维方式上的一大难点.
2、平行四边形定则是一切矢量所遵循的运算法则，由代数求和扩充到矢量求和既是知识的跨越，也是概念的延伸，必然给初学者带来难度.
三、教学方法
演示实验、归纳、总结
四、教具
平行四边形定则演示器，合力与分力关系模拟演示器、三角板、弹簧秤2个、钩码.
五、课时：1节
六、教学过程
结合实际、举例说明：
将两个人合提一桶水，然后用一个人也可提一桶水，，可见一个人产生的效果跟原来两个人共同产生的效果相同.
----效果相同，可以相互替代.
(一)概念讲授：
一.合力、力的合成
一个物体受到几个力共同作用产生的效果与一个力对物体作用产生的效果相同时，这个力就叫做那几个力的合力.原来几个力叫做分力.
求几个力的合力叫做力的合成.
强调“等效替代”思想.
二.共点力
解释共点力：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于同一点，这几个力叫做共点力.
三.共点力的合成
怎样求几个力的合力？
(一)同一直线的两个共点力力的合成
一力作用 F1
两力同向 F1+F2
两力反向 F1-F2
(二)互成角度的两个共点力合成
探究求合力方法
演示实验1：运用平行四边形定则演示器完成教材所述实验.
同学们在操作时时要注意下面几个问题:
1. 几个力的方向是沿着拉线方向的，因此要把拉线的方向描在木板的白纸上。
2. 几个力的大小由弹簧秤读出，用力的图示法在纸上画出表示几个力的箭头。
3. 怎样表述合力的大小、方向与分力的大小、方向的关系？
建议用虚线把合力的箭头端分别与两个分力的箭头端连接，也许能够得到启示。
4. 得出你的结论后，改变F1和F2的大小和方向，重做上述实验，看看结论是否相同。
力的合成演示实验(二)
结论：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来，这叫做力的平行四边形定则.
平行四边形定则的具体应用方法有两种：
图解法：
用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角θ.
图中F1=50N，F2=40N，合力F=80N .
2、 计算法
先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然 后依据数学公式（如余弦定理）算出对角线所表示的 合力的大小和方向.
当两个力互相垂直时，有：
F=√F12+F22 tanθ=F2/F1
矢量与标量
即有大小，又有方向，并遵循平行四边形定则的物理量叫做矢量.只有大小而没有方向，遵循代数求和法则的物理量叫做标量.
力、速度是矢量；长度、质量、时间、温度、能量、电流强度等物理量是标量.
矢量和标量的根本区别就在于它们分别遵循两种不同的求和运算法则. （三）多个共点力的合成
两个以上共点力的合成： 逐个合成法
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，直到所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力.
四、合力大小的范围及夹角关系：
运用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F1和F2之间的夹角θ由0°→180°变化，可以得到
（1）合力F随θ的增大而减小.
（2）当θ=0°时，F有最大值Fmax=F1+F2，当θ=180°时，F有最小值Fmin=F1-F2
（3）合力F既可以大于，也可以等于或小于原来的任意一个分力.
一般地 | F1-F2 ≤ F ≤ F1+F2
(六)课堂小结
(七)课外作业
P88 7题 作在作业本
教学说明：
《力的合成》这一节课，应一改传统教学中的“验证性”实验教学方式，采用“探索性”实验教学。让学生在自己原有“同一直线上两个力的合成”的知识基础上，通过“猜测、实验、归纳、总结”的完整过程，自己得出“不在同一直线上的两个力的合成”所遵循的“平行四边形定则”。与此同时，为了提高学生的学习品质，我们还提出了方法目标和德育目标。让学生在建立“平行四边形定则”的过程中，体会到“实验归纳法”的一般原则。