2019-2020年高中物理《力的合成》教案1 新人教版必修1.doc

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2019-2020年高中物理《力的合成》教案1 新人教版必修1 【教學目標】 1、知識目標 (1) 理解合力和力的合成的概念； (2) 掌握力的平行四邊形定則，會用作圖法求共點力的合力。會用直角三角形知識計算兩個共點力的合力； (3) 要求知道合力的大小與分力間夾角的定性關系。 2、能力目標 培養(yǎng)學生的動手能力，通過實驗歸納總結的物理思維能力。 3、德育目標 在實驗過程中，掌握正確的方法，培養(yǎng)學生實事求是的求實精神。 【教學重點】 力的合成的平行四邊形定則。 【教學難點】 合力的大小與分力間夾角的定性關系。 【教學方法】 實驗、歸納法。 【教具準備】 平行四邊形定則演示器、鉤碼、彈簧秤、細線、三角板；學生每兩人一組：方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細繩套兩個、三角板、刻度尺、圖釘（幾個）。 【課時安排】 2課時 【教學過程】 一、導入新課 F1 F2 F 甲 乙 如圖甲，一個人用力F可以把一筒水提起來；如圖乙，兩個人可用力F1、F2把同樣的一筒水抬起來。那么力F的作用效果與F1、F2共同作用的效果如何呢？ 學生：效果是一樣的。 老師：我們這節(jié)課就來學習力的等效替代所遵循的規(guī)律。 二、新課教學 1、幾個概念 (1)合力：一個力作用在物體上，它產生的效果如果跟幾個力共同產生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。 如上例中力F就叫做F1與F2的合力。 (2)力的合成：求幾個力的合力，叫做力的合成。 (3)共點力：幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力。 (4)矢量和標量 ①矢量：既有大小，又有方向的物理量，叫做矢量。 ②標量：只有大小，沒有方向的物理量，叫做標量。 2、力的合成 (1)同一條直線上的兩個力的合成 (結合初中學習的知識歸納總結) 當F1、F2同向時，合力的大小等于兩分力的大小之和，F(xiàn)＝F1＋F2，合力的方向跟兩個力的方向相同； 當F1、F2反向時，合力的大小等于兩分力的大小之差，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力的方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同； (2)互成角度的兩個力的合成。 ①實驗探索 (可以加強實驗教學，培養(yǎng)學生思維能力，變直接給出為實驗探索，激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)科研方法，鼓勵創(chuàng)新，全面提高學生素質。) A）實驗儀器中用的彈簧秤和橡皮條、細繩套、白紙、方木板，這些器材各發(fā)揮怎樣的功能？ B）合力與分力作用效果相同，怎樣去體現(xiàn)？ C）合力如何表示，分力如何表示？ D）合力、分力的關系與合力的圖示、分力的圖示之間的關系怎樣？ E）實驗應記錄些什么？怎樣處理這些實驗記錄？最后得出什么結論？ 如何進行力的合成呢？請同學看下面實驗（請一位同學上講臺幫忙） ①把方木板固定在黑板上，用圖釘把白紙固定在方木塊上。 G E O F1 F2 F A B C ②用圖釘把橡皮條一端固定在G點，結點自然狀態(tài)在E點，結點的另一端系著細繩套。 ③用兩彈簧秤分別勾住細繩套，互成角度地拉橡皮條，使結點到達O點。記下O的位置，用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點沿兩條細紙的方向畫線，記下F1、F2的力的大小。 ④放開彈簧秤，使結點重新回到E點，再用一只彈簧秤，通過細繩套把橡皮條的結點拉到O，讀出彈簧秤的示數(shù)F，記下細繩套的方向，按同一標度作出F1、F2和F的力的圖示。 ⑤用三角板以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，在誤差范圍內，F(xiàn)幾乎是F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線。 經過前人們很多次的、精細的實驗，最后確認，對角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，也就是說，對角線就表示F1、F2的合力。 ⑥指導學生進行分組實驗 觀察學生實驗情況，數(shù)據(jù)處理，要求操作規(guī)范，遵從實驗結果，盡量把誤差減小到最小。 要求學生用平行四邊形定則作出F1與F2的合力，與實際合力進行比較。 總結：可見互成角度的兩個力的合成，不是簡單的兩個力相加減，而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，對角線就表示合力的大小和方向。這就是平行四邊形定則。只要是矢量的合成，都遵從平行四邊形定則。以后我們要利用這個定則進行速度、加速度等的合成。 F1 F2 F O ②平行四邊形定則 用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。 ③三角形定則 根據(jù)平行四邊形對邊平行且相等的性質，力的平行四邊形定則可用更簡單的力的三角形定則來代替。 把代表F1和F2的線段首尾相接地畫出來，最后從第個一力矢量的起點畫向第二個力矢量終點的有向線段就表示合力F的大小和方向，這就叫做力的三角形定則。 F1 F2 F O F1 F2 F O F1 F2 F O (3)兩個以上力的合成 ①依次用平行四邊形定則 先求出任意兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力，直到把所有的力都合成進去，最后得到的結果就是這些力的合力。 F1 F2 F F12 F3 ②力的多邊形定則 將需要合成的各個力的有向線段首尾相接地依次連接(與順序無關)，最后從第一個力的起點連向最后一個力的終點，封閉多邊形的有向線段就表示所要合成的各個力的合力，這種作圖方法叫做力的多邊形定則。 (先按三角形定則將中間過渡的合力作出，然后再將其擦去，顯示出多邊形) F1 F2 F3 若各個力矢量首尾連接后自行封閉，則表示這些力的合力等于零。 思考練習：若物體受到三個力作用，三個力的合力為零，則三力首尾相接，將構成封閉的矢量三角形。試分析右圖中三個力的合力為多少？ (答案：2F3) F1 F2 F O A B C D θ φ (4)兩個共點力合力的計算 兩個共點力大小分別為F1、F2，夾角為θ，以兩力為鄰邊作平行四邊形OBAC，過A作OC延長線的垂線，垂足為D。在直角三角形OAD中，合力F的大小為 F＝ 化簡后得 F＝ (1) 合力F的方向與分力F2之間的夾角為φ，則 tanφ＝ (2) (1)、(2)兩式是計算合力F的大小和方向的計算公式。其中(2)式不能死套，可從所作的直角三角形中靈活計算。 思考與討論：力F1和F2的大小一定，合力F的大小跟兩個力的夾角θ的關系？ (通過作圖、制作教具或用動態(tài)課件展示變化過程，分析得出結論) F1 F2 F θ 當θ＝0時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩分力方向相同。 當0＜θ≤90時，合力一定大于每個分力。 當90＜θ≤120時，合力有可能小于較大分力。 當120＜θ≤180時，合力至少小于一個分力。 當θ＝180時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力與較大分力的方向相同。 當θ角在0和180之間變化時，θ↑→F↓，合力的方向也隨θ的變化而變化，且當F⊥F2時，F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為： F1 F2 F 15N O θ ｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2 例題：力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上，用作圖法和計算法求解合力F的大小和方向。 作圖法解：選擇某一標度，利用0.5cm的長度表示15N的力，作出力的平行四邊形，用刻度尺量出對角線的長度L，利用F＝15N 即可求出合力F的大小為75N。 用量角器量得合力F與力F1的夾角為θ＝53。 計算法解：合力F的大小為：F＝＝75N， 合力F的方向：tanθ＝F2/ F1＝4/3，故得合力F與力F1的夾角為θ＝53。 三、小 結 這節(jié)課主要學習了共點力合成的平行四邊形定則，掌握用作圖法求兩個共點力的合力，并且用作圖法得出兩力夾角不定的情況下，合力F的取值范圍。會計算兩互相垂直的共點力的合力。 四、作 業(yè) P14 練習四 (1)、(2)、(3)、(4) 【板書設計】 五 力的合成 1、幾個概念 (1)合力：一個力作用在物體上，它產生的效果如果跟幾個力共同產生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。 (2)力的合成：求幾個力的合力，叫做力的合成。 (3)共點力：幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力。 (4)矢量和標量 ①矢量：既有大小，又有方向的物理量，叫做矢量。 ②標量：只有大小，沒有方向的物理量，叫做標量。 2、力的合成 (1)同一條直線上的兩個力的合成 當F1、F2同向時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩個力的方向相同； 當F1、F2反向時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同。 (2)互成角度的兩個力的合成 ①實驗探索 F1 F2 F O ②平行四邊形定則 用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。 ③三角形定則 把代表F1和F2的線段首尾相接地畫出來，最后從第一力矢量的起點畫向第二個力矢量終點的有向線段就表示合力F的大小和方向，這就叫做力的三角形定則。 F1 F2 F O F1 F2 F O F1 F2 F O (3)兩個以上力的合成 F1 F2 F F3 ①依次用平行四邊形定則 ②力的多邊形定則 (4)兩個共點力合力的計算 兩分力大小分別為F1、F2，夾角為θ，以分力為鄰邊作平行四邊形OBAC，過A作OC延長線的垂線，垂足為D。在直角三角形OAD中，合力F的大小為 F1 F2 F O A B C D θ φ F＝ 化簡后得 F＝ (1) 合力F的方向與分力F之間的夾角為φ，則 tanφ＝ (2) 思考與討論：力F1和F2的大小一定，合力F的大小跟兩個力的夾角θ的關系？ F1 F2 F θ 當θ＝0時，F(xiàn)＝F1＋F2，方向跟兩分力方向相同。 當0＜θ≤90時，合力一定大于每個分力。 當90＜θ≤120時，合力有可能小于較大分力。 當120＜θ≤180時，合力至少小于一個分力。 當θ＝180時，F(xiàn)＝｜F1－F2｜，合力與較大分力的方向相同。 當θ角在0和180之間變化時，θ↑→F↓，合力的方向也隨θ的變化而變化，且當F⊥F2時，F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為： ｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2 例題：