第四章　力與平衡第1節(jié)　科學(xué)探究：力的合成 “力的合成”是在學(xué)習(xí)了重力、彈力、摩擦力以及初步學(xué)習(xí)了受力分析，熟練掌握力的圖示后的一節(jié)。力的合成是解決矢量運算的基礎(chǔ)，是解決力學(xué)問題的一個重要工具，為以后理解運動的合成、場的疊加等奠定了基礎(chǔ)。【物理觀念】能進行力的合成，能利用平行四邊形和三角形定則解決矢量運算問題；會用作圖法和直角三角形知識求共點力的合力。【科學(xué)思維】能體會力的等效替代方法。【科學(xué)探究】能完成“探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律”實驗?zāi)苡^察實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出物理問題；能通過圖形分析，尋找規(guī)律。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過對力的合成規(guī)律的探究，能體會物理學(xué)研究中科學(xué)假設(shè)的重要性。【教學(xué)重點】能從力作用的等效性來理解合力、分立的概念；通過實驗探究合力與分力的大小和方向所遵循的規(guī)律。【教學(xué)難點】實驗方案的設(shè)計與實施；會用作圖法和計算法求合力。【新課講授】一、力的合成1、等效替代思想     兩根繩索能共同吊起圖中重物    一根繩索單獨也能吊起圖中重物                        效果相同F1、F2   與   F  效果相同  可  “等效替代”。（“等效替代”是處理物理問題中的常用思想，是一難點內(nèi)容，接下來利用曹沖稱象這一經(jīng)典實例，讓學(xué)生可以形象生動地理解這一思想）       沖曰：“置象于船上，刻其水痕所至。稱物以載之（使水面到達刻痕處），則校可知矣。”                 將石頭等效為大象2、合力與分力的定義：一個力產(chǎn)生的效果跟幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同，就把這個力F稱為那幾個力的合力，那幾個力則稱為個力F的分力。3、合力與分力的關(guān)系： “等效替代”【注意】合力與分力的本質(zhì)是易錯點，此處該強調(diào)說明“在實際問題中，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。”4、力的合成：求幾個力的合力的過程或求合力的方法叫力的合成。【注意】合力與其分力不能同時作用在物體上。二、共點力與非共點力1、以稱桿為研究對象：稱桿受到的F1, F2, F3 這三個力為非共點力。2、以稱盤及里邊的物體為研究對象：稱盤及里邊的物體受到的F4, F5, F6這三力為共點力。【注意】以后若無特殊說明，我們所說的物體的受力都可以看做共點力。      三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律【問題引入】1、同一直線上力的合成觀察以下兩幅圖片，結(jié)合生活經(jīng)驗體會力的作用效果，求出合力。然后總結(jié)“同一直線上二力合成”的方法。請獨立思考后，同桌交流，自主發(fā)言。      已知：F1= 300N、F2=400N       已知：F1= 300N、F2=400N則F合=             =         N                則F合=          =             N  方向                                          方向                  同一直線上的二力合成，使用直接加減的方法，同向相加，反向相減。思考：互成角度的兩個共點力合成時遵循什么規(guī)律？ 2、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律（1）設(shè)計實驗（思考一下兩問題）1)、力的作用效果有哪些？---改變物體運動狀態(tài)、產(chǎn)生形變2)、怎樣設(shè)計才能在判斷“合力和分力產(chǎn)生的效果相同”上比較準、比較容易？---用“形變相同”來反映“效果相同”比較容易且準確 （2）實驗器材方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細繩、三角板、圖釘問題1：都需要測量哪些物理量？問題2：用什么方法找出分力F1、F2及合力F的大小及方向?用彈簧秤讀出力的大小、用細繩記錄各力的方向問題3：怎樣才能使合力F的作用效果與兩分力F1、F2作用效果相同? 甲、乙兩次橡皮條的結(jié)點均從點E拉到點O問題4：實驗過程中需要記錄哪些實驗數(shù)據(jù)?怎樣直觀簡潔的描述力的大小和方向？彈簧秤讀數(shù)F1、F2、F及方向，結(jié)點位置O；用力的圖示描述（3）實驗過程用兩個彈簧秤分別鉤住細繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的結(jié)點伸長到某一位置Ｏ,記錄結(jié)點Ｏ的位置、兩細繩的方向、兩彈簧秤的示數(shù)F1 、F2 。只用一只彈簧秤通過細繩套把橡皮筋的結(jié)點拉長到同一位置Ｏ，記錄細繩的方向、彈簧秤的示數(shù)F 。選定一個合適的標度,用力的圖示法畫出F1、F2和F的圖示。【注意】a.拉力不宜過小,兩分力夾角稍大點,方便作圖。b. 實驗時測力計、橡皮條、細繩應(yīng)與紙面平行。c.讀數(shù)時眼睛應(yīng)平視彈簧測力計。（4）數(shù)據(jù)處理猜想：根據(jù)做出的F1、F2和F圖示，猜想合力與分力可能滿足怎樣的圖形關(guān)系？            在誤差允許范圍內(nèi)對角線與合力重合，即對角線就表示F1、F2的合力。（5）實驗結(jié)論以表示互成角度的兩共點力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，則兩鄰邊間的對角線所對應(yīng)的這條有向線段就表示這兩個共點力的合力的大小和方向。------平行四邊形定則注意：作圖時，力用實線表示；輔助線用虛線表示。拓展思考：速度、加速度等矢量相加時遵循什么運算法則？ 所有矢量的合成都遵守平行四邊形定則四、合力與分力之間的大小及方向關(guān)系1)當(dāng)二分力同向即分力夾角θ＝0°時，其合力最大為F＝F1＋F2（合力與分力同向）2)當(dāng)二分力反向即θ＝180°時，其合力最小為F＝｜F1－F2｜（與分力中較大的力同向）3)二分力大小不變時其合力大小將隨二分力夾角θ增大而減小(θ在0到180之間）大小不變的二力合力取值范圍｜F1－F2｜≤F≤ F1＋F2【結(jié)論】F合可能大于、等于、小于任一分力 練習(xí)： 大小分別為5N、7N、9N的三個力合成，其合力F大小的范圍為（     ） A.  2N≤F≤2ON            B.  3N≤F≤21NC.  0≤F≤20N               D.  0≤F≤21N例題：F1、F2是共點力，F1=90N,F2=120N, F1與F2夾角900 ，試用計算法求合力的大小和方向？【作圖法】作出力的合成圖示，由直尺和量角器量出合力的大小和方向 解：選標度,做力F1、F2的圖示,以兩力為鄰邊作平行四邊形,如圖所示。用直尺測量，合力的大小為150N；用量角器量得合力F與F1 的夾角為53°。作圖時注意：合力、分力標度相同且共點，實線、虛線要分清【計算法】作出力的平行四邊形，根據(jù)幾何知識算出F大小和方向 解：由幾何知識得   設(shè)F與F1夾角為  練習(xí)：下列關(guān)于分力與合力的說法中正確的是(    ) A.分力與合力同時作用在物體上 B.分力同時作用于物體時產(chǎn)生的效果與合力單獨作用于物體時產(chǎn)生的效果相同 C.合力總是大于分力 D.兩個分力夾角在0°到180°之間時，夾角越大，合力越小6、課堂小結(jié)   

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第1節(jié) 科學(xué)探究:力的合成

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