《力的合成》教学设计

  【教学目标

 

  一、知识与技能

 

  1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。

 

  2.理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。

 

  3.掌握平行四边形定则的含义和使用方法,会用它求两个分力的合力。

 

  4.通过平行四边形定则进一步理解合力与分力的大小关系。

 

  二、过程与方法

 

  1.通过合力与分力概念的建立过程,体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。

 

  2.通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程,向学生渗透科学研究的基本过程。

 

  三、情感态度与价值观

 

  1.体会逻辑思维和实验相结合研究问题的巨大作用,并由此体会到科学研究的乐趣。

 

  2.体会科学研究中合作、交流的重要性和必要性。

 

  【教学重点

 

  1.合力与分力的关系。

 

  2.得出平行四边形定则的探究过程。

 

  3.平行四边形定则的应用

 

  【教学难点

 

  如何引导学生自己完成探究得出结论。

 

  【教学方法

 

  讨论、交流、演示实验和分组实验。

 

  【教学用具

 

  实验器材:木板、白纸、图钉(若干)、橡皮条、细绳套(两根)、弹簧秤(两只)、三角板、铅笔;几何画板课件;平行四边形定则教具。

 

  【教学过程

 

  一、合力与分力概念的教学

 

  演示实验一:两个女同学互成角度地施加拉力共同提一桶水,使水桶悬空静止;一位男同学单独提这桶水,也可以使水桶悬空静止。

 

  教师用投影给出这两次实验中水桶受力的示意图。

 

 

  教师指出:F1F2共同作用时产生的效果与F单独作用时产生的效果相同。

 

  演示实验二:一根软弹簧的上端固定在黑板的上边缘上,下端系上两根细绳套,两个女同学分别抓住一根细绳套互成角度地拉弹簧,使弹簧与细绳套的结点到达位置O(在黑板上用粉笔记录下此位置);一个男同学单独抓住一根细绳套拉动弹簧,也可以使弹簧与细绳套的结点到达刚才标记的位置O

 

  教师用投影给出这两次实验中弹簧受力的示意图。

 

 

  教师指出:F1F2共同作用时产生的效果与F单独作用时产生的效果相同。

 

  师:从刚才的两个实验中我们得知,几个力共同作用的效果可以同一个力单独作用产生的效果相同,我们把这共同作用的几个力叫做分力,产生相同效果的单独作用的力叫那几个分力的合力。

 

  板书:一、合力与分力

 

  板书:1.合力与分力的概念

 

  几个力共同作用的效果同某一个力单独作用的效果相同,共同作用的这几个力叫做分力,单独作用的这个力叫那几个分力的合力。

 

  教师指明:前面两个实验中,FF1F2的合力,F1F2F的分力。

 

  师:实验一中为了使水桶处于平衡状态,我们用两个力F1F2同时作用于它;如果去掉F1F2而换上它们的合力F单独作用于它,该水桶仍平衡,这说明了F的作用与F1F2的共同作用可以互相替代。实验二中为了使弹簧保持向下伸长x的状态,我们用两个力F1F2同时作用于它;如果去掉F1F2而换上它们的合力F单独作用于它,弹簧仍可以保持向下伸长x的状态,这也说明了F的作用与F1F2的共同作用可以互相替代。如果在实验二中保持住两个分力F1F2同时作用于弹簧,且F1F2的大小与方向均不变,再加上F1F2的合力F同时作用在弹簧上,那么弹簧向下的伸长量肯定会大于x,即合力与分力同时存在产生的效果肯定不同于只有分力F1F2或只有合力F作用时产生的效果。

 

  板书:2.几个分力与它们的合力在作用效果上是等效替代,不是并列、并存。

 

  二、力的合成规律的教学

 

  师:求几个分力的合力叫力的合成。本节课我们就来研究力的合成应该满足什么规律。

 

  板书:二、力的合成

 

  板书:1.求几个分力的合力叫力的合成

 

  师:我们从最简单的情况入手,请同学们回忆初中所学知识,说出求同一直线上两个力的合力的方法。

 

  学生进行回忆、讨论、回答,教师进行点拨、举例画图等。

 

  板书:2.同一直线上的两个力的合成

 

  同方向:合力的大小等于两分力大小之和,合力的方向与任意一个分力方向相同

 

  反方向:合力的大小等于两分力大小之差,合力的方向与较大的分力方向相同

 

  师:求互成角度的两个分力的合力是否也是两个分力大小的加或者减呢?请同学们利用桌面上的实验器材,仿照演示实验二的做法进行实验探究。为了能够获知分力与合力的大小,F1F2F都通过弹簧秤钩住细绳套施加。

 

  学生开始熟悉实验器材,教师说明木板水平放置,白纸、图钉等的作用等;并强调一些注意事项,例如弹簧秤要靠近木板并与木板表面平行,所施加力的方向必须沿弹簧秤的金属杆方向,必须记录橡皮筋与细绳套的结点到达的位置O以使F1F2同时作用与F单独作用达到相同的效果等。

 

  学生开始实验,教师巡视指导。

 

  几分钟后学生回答自己得出的结论:互成角度的两个分力的合力不满足两个分力大小的加或者减。

 

  师:看来互成角度的两个分力的合力不是仅与两个分力的大小有关,还应当与别的因素相关?猜一猜是什么因素?

 

  学生很容易猜出还与两个分力的方向有关。

 

  师:看来我们既要知道两个分力的大小,还要知道两个分力的方向,还要把这两个要素同时表达出来,那么我们以前学过的什么知识能把力的大小与方向这两个要素同时表达出来呢?

 

  学生很容易想到是力的图示。

 

  师:请同学们再次用桌面上的实验器材进行探究。

 

  教师说明如何记录F1F2以及F的方向,并强调作力的图示必须选用同一个标度,标度要恰当以使有向线段长短合适,F1F2的夹角不能太大也不能太小等注意事项。

 

  学生开始实验,教师巡视指导。

 

  几分钟后学生作图完毕。

 

  教师将所有学生的实验白纸收上来,挨个用实物投影展示,提醒学生观察F1F2以及F的力的图示之间有什么共同的规律可循。

 

  学生思考、交流、讨论等,老师引导、点拨等,最后得出结论:将表示F1F2的有向线段的箭头分别与表示F的有向线段的箭头连接起来,这两个连线与表示F1F2的有向线段构成的封闭图形是平行四边形。

 

  板书:3.互成角度的两个力的合成满足平行四边形定则,即以表示这两个力的有向线段为邻边作出平行四边形,这两个邻边之间所夹的对角线就代表合力的大小和方向。

 

  教师提醒学生注意:谁是邻边?哪个对角线代表合力?哪是实线,哪是虚线?

 

  板书:(1)同一直线上的力的合成规律是平行四边形定则的特例。

 

  教师用几何画板课件或平行四边形定则教具演示说明。

 

  板书:(2)求三个或三个以上力的合力可以多次用平行四边形定则。

 

  教师画板图说明。

 

  三、平行四边形定则应用的教学

 

  问题1.定性说明合力大小与两个分力大小之间的关系。

 

  教师组织学生思考、讨论后得出:合力不一定比分力大,也不一定比分力小,它们之间满足

 

  教师用几何画板课件或平行四边形定则教具进行解释。

 

  问题2.力F1 =45N,方向沿水平指向正东。力F2 =60N,方向沿水平指向西北。求这两个力的合力的大小与方向。

 

  教师用作图法进行解题示范。最后提醒学生不要忘记表达出合力的方向以及如何表达。

 

  问题3.教材上的例题。

 

  学生用作图法解完后,教师介绍计算法。

 

  并用投影给出这两种方法的比较

 

作图法

计算法

作力的图示

作力的示意图

合力大小由比例法得出

合力大小用数学运算法得出

表示合力方向的角度用量角器测量出

表示合力方向的角度用三角函数表达出

直观、简单,但不准确;以后较少用。

精确,但对于非特殊三角形计算繁琐;以后经常用。

 

  四、共点力概念的教学

 

  阅读课文并简单解释。

 

  五、课堂小结

 

  1.平行四边形定则的理解。

 

  2.用平行四边形定则解题的方法。


微信“扫一扫”, 关注我们相关的信息