2019-2020年人教版高中物理必修1 第3章第4節(jié) 力的合成（教案）.doc

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2019-2020年人教版高中物理必修1 第3章第4節(jié) 力的合成（教案） 【知識與技能】 1、掌握力的平行四邊 形定則，知道它是力的合成的基本規(guī)律。 2、初步運用力 的平行四邊形定則求解共點力的合力；能從力的作用效果理解力的合成、合力與分力的概念。 3、會用作圖法求解兩個共點力的合力；并能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍，會用直角三角形知識求合力。 【過程與方法】 1、能夠通過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則； 2、培養(yǎng)學生動手操作能力、物理思維能力和科學態(tài)度、觀察能力、分析能力、協(xié)作能力、創(chuàng) 新思維能力、表達能力。 3、培養(yǎng)學生設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結(jié)的研究問題的方法的能力。 【情感態(tài)度與價值觀】 1、培養(yǎng)學生的物理思維能力和科學研究的態(tài)度。 2、 培養(yǎng)學生熱愛生活、事實求是的科學態(tài)度，激發(fā)學生探索與創(chuàng)新的意識。 3、培養(yǎng)學生合作、交流、互助的精神。 【教學過程】 ★重難點一、合力與分力★ 一個力產(chǎn)生的效果跟幾個力共同產(chǎn)生的效果相同，這個力叫做那幾個力的合力，原來的幾個力叫做分力。 在實際問題中，我們就可以用這個力來代替那幾個力，這就是力的等效代替。而不是物體又多受了一個合力。 ★合力與分力的相關(guān)性 (1)等效性：合力的作用效果與分力的共同作用效果相同，它們在效果上可以相互替代。 (2)同體性：各個分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，作用在不同物體上的力不能求合力。 (3)瞬時性：各個分力與合力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系，某個分力變化了，合力也同時發(fā)生變化。 ★共點力 如果一個物體受兩個或多個力作用，這些力都作用在物體上的同一點，或者雖不作用在同一點上，但它們的作用線相交于同一點，這幾個力叫做共點力。 ★重難點二、實驗：驗證力的平行四邊形定則★ 1．實驗?zāi)康? (1)驗證兩個力合成時的平行四邊形定則。 (2)通過驗證力的平行四邊形定則，培養(yǎng)用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論的能力。 2．實驗原理 若某個力F′的作用效果與兩個力F1、F2的共同作用效果都能使橡皮條伸長到同一點，則F′為F1和F2的合力，作出F′的圖示，再根據(jù)平行四邊形定則作出F1和F2的合力F的圖示，比較F′、F，分析在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否大小相等、方向相同。即可驗證平行四邊形定則。 3．實驗器材 方木板、白紙、彈簧測力計(兩個)、橡皮條、細繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(若干)、鉛筆。 4．實驗步驟 (1)釘白紙：用圖釘把白紙固定在水平桌面上的方木板上。 (2)拴繩套：用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，橡皮條的另一端拴上兩個細繩套。 (3)兩個力拉： ①通過細繩用兩個彈簧秤互成角度拉橡皮條，橡皮條伸長，使結(jié)點伸長到O點(如圖所示)。 ②用鉛筆記下O點的位置，畫下兩條細繩的方向，并記下兩個測力計的讀數(shù)。 (4)一個力拉： ①只用一個測力計，通過細繩把橡皮條上的結(jié)點拉到同樣的位置O。 ②記下測力計的讀數(shù)和細繩的方向。 (5)重復：改變F1和F2的夾角和大小，再做兩次。 5．數(shù)據(jù)處理 (1)理論值：在白紙上按比例從O點開始作出兩個彈簧測力計的拉力F1和F2的圖示，利用刻度尺和三角板根據(jù)平行四邊形定則求出合力F。 (2)測量值：按同樣的比例用刻度尺從O點起作出一個彈簧測力計拉橡皮條時拉力F′的圖示。 (3)相比較：比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F在實驗誤差允許的范圍內(nèi)是否相等。 6．操作技巧及注意事項 (1)正確使用彈簧測力計 ①彈簧測力計的選取方法：將兩只彈簧測力計調(diào)零后互鉤水平對拉，若兩只彈簧測力計在對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換，直至相同為止。 ②彈簧測力計不能在超出它的測量范圍的情況下使用。 ③使用前要檢查指針是否在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位。 ④被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計軸線方向一致，拉動時彈簧不可與外殼相碰或摩擦。 ⑤讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。 (2)實驗注意事項 ①不要直接以橡皮條端點為結(jié)點，可拴一短細繩連兩細繩套，以三繩交點為結(jié)點，應(yīng)使結(jié)點小些，以便準確地記錄結(jié)點O的位置。 ②互成角度兩個力的合力的變化，看橡皮條結(jié)點O的位置變化，而在每次實驗中橡皮條結(jié)點的位置一定不能改變。 ③經(jīng)驗得知兩個分力F1、F2間夾角θ越大，用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差也越大，所以實驗中不要把θ角取得太大，一般以不大于90為最佳。橡皮條、細繩、測力計應(yīng)在同一平面內(nèi)，測力計的掛鉤應(yīng)避免與紙面摩擦。 ④拉橡皮條的細線要長些，標記每條細線方向的方法是使視線通過細線垂直于紙面，在細線下面的紙上用鉛筆點出兩個定點的位置，并使這兩個點的距離要盡量遠些。 ⑤作圖要用尖鉛筆，圖的比例要盡量大些，要用嚴格的幾何方法作出平行四邊形，圖旁要畫出表示力的比例線段，且注明每個力的大小和方向。 【典型例題】（1）在做“驗證力的平行四邊形定則”實驗時，橡皮條的一端固定在木板上，另一端系上兩根細繩，細繩的另一端都有繩套。實驗中需用兩個彈簧測力計分別勾住繩套把橡皮條的一端拉到某一確定的O點，則下列說法中正確的是__ _ A．兩根細繩必須等長 B．同一次實驗中，O點位置不允許變動 C．實驗中，把橡皮條的另一端拉到O點時，兩個彈簧測力計之間的夾角必須取90 D．實驗中，要始終將其中一個彈簧測力計沿某一方向拉到最大量程，然后調(diào)節(jié)另一彈簧測力計拉力的大小和方向，把橡皮條另一端拉到O點 （2）如圖所示，是甲、乙兩位同學在做本實驗時得到的結(jié)果，其中F是用作圖法得到的合力，F(xiàn)’是通過實驗測得的合力，則哪個實驗結(jié)果是符合實驗事實的____(填“甲”或“乙”)。 【答案】（1）B （2）甲 ★重難點三、力的合成★ 1. 定義：求幾個力的合力的過程或方法，叫做力的合成。 思考與討論：（課本62頁） 在圖中，假如這桶水的重量是 200 N，這兩個孩子合力的大小一定也是 200 N 。那么 ，連個孩子用力的大小分別是F1 和F2， F1 和 F2這兩個數(shù)值相加正好等于 200 N嗎？ ★求合力的方法 1．作圖法 (1)用作圖法求作用在同一點的兩個互成角度的力的合力的程序 ①選取同一標度，用力的圖示，從力的作用點起，分別作出兩個分力F1、F2的圖示； ②以表示F1、F2的線段為鄰邊作出平行四邊形，從而得到兩分力F1、F2所夾的平行四邊形的對角線，即表示合力F； ③用刻度尺量出該對角線的長度，根據(jù)選取的標度計算合力的大小；再量出對角線與某一分力的夾角，表示合力的方向； ④當分力的個數(shù)多于兩個時，可先作出任意兩個分力的合力，再將這個合力依次與其他分力合成，最終求出所有分力的合力。 特別提醒 作圖法求合力注意事項 ①分力、合力的作用點相同，切忌弄錯表示合力的對角線； ②分力、合力的比例要一致，力的標度要適當； ③虛線、實線要分清，表示分力和合力的兩條鄰邊和對角線畫實線，并加上箭頭，平行四邊形的另兩條邊畫虛線； ④求合力時既要求出合力的大小，還要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力與某一分力間的夾角． 2．計算法 可以根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖，然后由幾何知識求解對角線，即為合力．以下為求合力的幾種特殊情況： (1)相互垂直的兩個力的合成，如圖所示． 合力F＝，合力F與F1夾角正切值tanθ＝. 2．計算法 (2)夾角為θ、大小相等的兩個力的合成，如上圖所示．由幾何知識可知圖形為菱形，其對角線垂直平分，則合力F＝2F1cos，方向沿F1、F2的角平分線，與F1的夾角為. (3)夾角為120的兩個大小相等的力的合成，如圖所示．由幾何知識得，對角線將平行四邊形分隔成兩個等邊三角形，故合力與分力大小相等，方向沿F1、F2夾角的平分線． ★合力與兩個分力的關(guān)系 1. θ ＝0時，即 F1、F2 共線同方向： F合＝ F1 ＋ F2 合力方向與兩個力的方向相同 2. θ ＝180時，即 F1 、 F2共線反方向： F合＝｜ F1 － F2 ｜ 合力方向與分力 F1 、 F2中較大的方向相同。 3. 夾角 θ 越大，合力就越?。? F合隨 F1 和 F2 的夾角增大而減小 4. 合力的取值范圍：｜ F1 － F2 ｜ ≤ F合≤ F1 ＋ F2 5. F合可能大于、等于、小于 F1 、 F2 ★兩個以上的力的合成 若兩個以上的力作用在一個物體上時，如何求合力？ 先求出兩個力的合力，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(jié)果就是這些力的合力。 特別提醒 (1)作圖時，合力、分力要共點，實線、虛線要分清，標度要唯一且適當。 (2)作圖法和計算法均為矢量運算的通用方法。 【典型例題】有兩個大小相等的共點力F1和F2，當它們間的夾角為90時合力為F，則當它們間的夾角為120時，合力大小為 （ ） A.2F B. C. D. 【答案】B ★課堂小結(jié)★ 1. 合力與分力的關(guān)系是“等效替代”。 2. 平行四邊形定則：以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。 3. 合力與分力的大小關(guān)系： （1）合力大小范圍︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 合力可能大于、等于、小于任一分力 （2）在兩個分力F1 、F2大小不變的情況下，兩個分力的夾角越大，合力越小。 （3）合力不變的情況下，夾角越大，兩個等值分力的大小越大。