?人教版高中物理必修1教學設(shè)計
課題
力的合成和分解
單元
3
學科
物理
年級
高一
學習
目標
一、知識與技能
1．理解合力、分力、力的合成、共點力的概念以及特點?！　?br /> 2．掌握平行四邊形定則的內(nèi)容，會用它求兩個分力的合力，并理解合力與分力大小關(guān)系。
3．會用平行四邊形定則進行作圖并計算。
4．掌握根據(jù)力的效果和正交分解進行分解的方法　
二．過程與方法：
（1）通過學習合力和分力的概念，了解物理學常用的方法——等效替代法。
（2）經(jīng)歷應用探究實驗的方法來研究共點力合成的平行四邊形定則和三角形定則。
三．情感態(tài)度與價值觀：
（1）在探究求合力的實驗過程中，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和團結(jié)合作精神。
（2）培養(yǎng)學生將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。.
重點
1．合力與分力的關(guān)系?！　?br /> 2．得出平行四邊形定則的探究過程?！　?br /> 3．平行四邊形定則的應用　
難點
從代數(shù)求和到矢量求和的思維跨越。

教學過程
教學環(huán)節(jié)
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
導入新課
思考：運送同樣的貨物，可以由一頭大象來完成，也可以有許多人來完成。
教師總結(jié)：用一個力的單獨作用替代以上四個力的共同作用，而效果不變，上述問題就迎刃而解了。這就是我們要講的力的合成。
出示圖片：大象拉貨

學生思考討論




創(chuàng)設(shè)情境，從而引出“等效替代”的思想，為引出力的合成做鋪墊


講授新課
思考：馬德堡小球和橋墩受到幾繩子的拉力，各個力的作用點有何特點？
一、共點力的合成
1、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一點，這幾個力叫作共點力。

針對練習：
1．關(guān)于共點力，下列說法中錯誤的是(　　)
A．作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩個力一定是共點力
B．作用在一個物體上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩個力是共點力
C．作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用點不在同一點上，則這幾個力可能是共點力
D．作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用線可以匯交于一點，則這幾個力是共點力
【答案】A
2、合力和分力
看下面圖片說一說你觀察到了什么？由此可得出什么結(jié)論？

水桶所受拉力示意圖 吊燈所受拉力示意
教師總結(jié)：兩個小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水和一個大人單獨用力F提著這桶水，都能產(chǎn)生讓水桶保持靜止的效果。
用拉力為F的一根線懸掛吊燈和用拉力分別為F1、F2兩根線懸掛吊燈都能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果。
結(jié)論：由于F產(chǎn)生的效果和F1、F2產(chǎn)生的效果相同，所以 F是F1 、F2 的合力，F(xiàn)1 和F2 是F的分力。
合力與分力：假設(shè)一個力單獨作用的效果跟某幾個力共同作用的效果相
前者力就叫作后者力的合力。
后者力就叫作前者力的分力。
出示圖片：一個大人和兩個小孩提水
二、力的合成
1、力的合成：在物理學中，我們把求幾個力的合力的過程叫作力的合成；
1.同一直線二力合成
出示動畫：同一直線二力合成
教師總結(jié)：


2.思考：互成角度的兩個共點力，如何得到合力的大小和方向呢？

互成角度的兩個共點力還是簡單的加減嗎？有沒有什么可遵守的規(guī)律嗎？
實驗:探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律
1、實驗目的
探究分力與合力的關(guān)系遵循什么樣的規(guī)律。
2、實驗原理
合力的作用效果與幾個分力共同作用的效果相同。
3、實驗器材
方木塊、白紙、彈簧稱(兩個) 、橡皮條、細繩、三角板、刻度尺、圖釘
4、實驗步驟
（1）在桌面上固定一個貼有白紙的方木板，用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上靠近頂端中點的A點，在橡皮筋的另外一端拴上兩條細繩，細繩的另外一端是繩套。
出示圖片
（2）用彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點達到某一位置Ｏ。
出示圖片
（3）用鉛筆從Ｏ點沿著兩繩的方向畫直線，作出兩個力Ｆ1和Ｆ2的圖示。
（4）只用一只彈簧秤，通過細繩把橡皮筋的結(jié)點拉到相同的位置Ｏ點，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細繩的方向，作出這個力Ｆ的圖示。研究這三個力的大小及方向的關(guān)系.
出示圖片
實驗注意事項：
①彈簧秤使用前要先調(diào)零；
②彈簧秤拉長方向和所測拉力方向應保持與木板平行；
③彈簧、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生磨擦。
出示：力的合成的平行四邊形定則視頻
5、實驗結(jié)論

兩個力的合成
教師總結(jié)：實驗表明，在兩個力合成時，以表示這兩個力的有向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。這個規(guī)律叫作平行四邊形定則。
注意:作圖要準確，兩個分力F1、F2和合力F要畫成實線并標有箭頭，平行四邊形的另外兩條平行線必須畫成虛線。
思考與討論1： 觀察下面不同角度下F1、F2合力，由此可推斷合力什么時候最大,什么時候最小?合力的范圍如何?


教師總結(jié)：①互成角度的二個共點力如果保持大小不變，它們的合力將隨夾角的增大而減??；
②合力有可能大于或小于或等于任何一個分力。
③ F1、F2同向合力最大，反向合力最小。
④合力大小范圍 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
針對練習
1．關(guān)于兩個共點力的合力跟兩個分力的大小關(guān)系，下列說法中正確的是 （ ）
A．合力的大小一定大于它的任意一個分力的大小
B．合力的大小一定等于它的兩個分力的大小之和
C．合力可以比兩個分力都大，也可以比兩個分力都小
D．合力的大小不可能與它的分力大小相等
【答案】C
2．三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們合力F的大小，下列說法中正確的是（　　）
A．F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1＋F2＋F3
B．F至少比F1、F2、F3中的某一個大
C．若F1∶F2∶F3=3∶6∶8，只要適當調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零
D．若F1∶F2∶F3=3∶6∶2，只要適當調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零
【答案】C
思考討論2：如果兩個以上的共點力作用在一個物體上，怎樣應用平行四邊形定則求出它們的合力？
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(jié)果就是這些力的合力。
針對練習
1．如圖所示，三個力同時作用在質(zhì)點P上，它們的大小和方向相當于正六邊形的兩條邊和一條對角線．已知F1=F2=F，則這三個力的合力等于

A．3F B．4F
C．5F D．6F
【答案】A

三、力的分解
1、力的分解：在物理學中，我們把求一個力的分力的過程叫作力的分解。
思考討論1：如果上述實驗中，先只用一只彈簧秤，然后再用兩只彈簧秤通過細繩把橡皮筋的結(jié)點拉到相同的位置O，你能得到什么結(jié)論？
由于各個力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。
思考討論2：如果沒有限制，同一個力 F 可以分解為多少對分力？

若沒有限制，同一個力可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力。
2、力的分解方法——按作用效果
（1）物體受到斜向上拉力F的分解
F的作用效果：
①水平向右拉物體；②豎直向上提物體。

（2）斜面上物體重力的分解
重力G的作用效果：
①使物體沿斜面向下滑；
②使物體垂直向下壓緊斜面

典型例題
【例題1】某物體受到一個大小為32 N的力，方向水平向右，還受到另一個大小為44 N的力，方向豎直向上。求出這兩個力的合力的大小和方向。
通過作圖求解
解： 選擇某一標度，例如用1 cm長的線段表示10 N的力。根據(jù)題意，作出二力合成的平行四邊形。

【例題2】如圖所示，物體放在傾角為θ的粗糙斜面上靜止不動，把物體所受的重力G分解為F1、F2，下列說法正確的是(　　)


A．F2是物體受到的下滑力，F(xiàn)1是斜面受到的壓力
B．F2是使物體有下滑趨勢的力，F(xiàn)1是使物體壓緊斜面的力
C．物體受到的摩擦力等于Gcosθ，與F2等大反向
D．若只減小斜面的傾角θ，兩個分力F1、F2均減小
【答案】B
四、矢量和標量
1、力的合成，按平行四邊形定則來確定合力的大小和方向。
2、位移合成時也遵從平行四邊形定則。
一個人從A 走到B，發(fā)生的位移是AB，又從B 走到C，發(fā)生的位移是BC。在整個運動過程中，這個人的位移是AC，AC是合位移。

3、矢量
既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量。
4、標量
只有大小，沒有方向，相加時遵從算術(shù)法則的物理量叫作標量。
除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我們
學過的物理量中，質(zhì)量、路程、功、電流等都是標量。
課堂練習
1、有兩個力，一個是8N，一個是12N，這兩個力的合力的最大值是————最小值是————它們的合力范圍————————
答案：20、4、 4≤ F ≤ 20
2、已知兩個相互垂直的力的合力為13N，其中一個力的大小為12N，則另一個力的大小為（ ）
A. 32N B. 25N C. 5N D. 1N
答案： C
3．已知兩個共點力的合力為50N，分力F1的方向與合力F的方向成30°角，分力F2的大小為30N。則（　　）
A．F1的大小是唯一的
B．F2的方向是唯一的
C．F2有兩個可能的方向
D．F2可取任意方向
【答案】C
4．下列各組物理量中全部是矢量的是(　　)
A．位移、速度、加速度、力
B．位移、時間、速度、路程
C．力、位移、速率、加速度
D．速度、加速度、力、路程
【答案】A
5.如圖所示，人拉著旅行箱前進，拉力F與水平方向成α角，若將拉力F沿水平和豎直方向分解，則它的豎直分力為(　　)

A．Fsinα
B．Fcosα
C．Ftanα
D．Fcotα
【答案】A
6.為了行車的方便與安全，上山的公路都是很長的“之”字形盤山公路，這樣做的主要目的是（ ）

A．減小上山車輛受到的摩擦力
B．減小上山車輛的重力
C．減小上山車輛對路面的壓力
D．減小上山車輛的重力平行于路面向下的分力
【答案】D
7．如圖所示，被輕繩系住靜止在光滑斜面上的小球．若按力的實際作用效果來分解，小球受到的重力G的兩個分力方向分別是圖中的（　?。?br />
A．1和4 B．2和4
C．3和4 D．3和2
【答案】C
8．一件行李重為G，被輕繩OA和OB吊在空中，OA繩和OB繩的拉力分別為F1、F2，如圖所示，則(　　)

A．F1、F2的合力是G
B．F1、F2的合力是F
C．行李對輕繩OA的拉力方向與F1方向相反，大小相等
D．行李受到重力G、OA繩拉力F1、OB繩拉力F2，還有F共四個力
【答案】BC
9．一個物體受兩個力的作用，大小分別為4 N、5 N，這兩個力的合力可能是（ ）
A．0 N B．5 N
C．8 N D．10 N
【答案】BC

拓展提高
1、如圖所示為兩個共點力的合力F隨兩分力的夾角變化的圖象，則這兩個分力的大小可能為（　?。?br />
A．和
B．和
C．和
D．和
【答案】B
2.下列說法中正確的是（ ）
A. 兩個力的合力一定大于這兩個力中的任意一個力
B. 兩個力都增大，則其合力也增大
C. 物體受到三個大小均為10N的力，不可能處于勻速直線運動狀態(tài)
D. 分解一個力可以有無數(shù)個分解方法，但每一個分解方法都遵守平行四邊形定則，因此分解力要按力的作用效果來進行分解
答案：D
3.作用于O點的五個恒力F1、F2、F3、F4、F5的矢量圖的末端跟O點恰好構(gòu)成一個正六邊形，如圖所示，已知這五個恒力中的最大值F3=10 N，則這五個力的合力的大小是（ ）

A．0
B．10 N
C．20 N
D．30 N
【答案】D
4．如圖所示，將一個已知力F分解為F1和F2，已知F=10N，F(xiàn)1與F的夾角為37°，則F2的大小不可能的是（ ）
（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

A．4N B．6N C．10N D．100N
【答案】A




觀察圖片






學生觀察圖片思考討論






















學生觀看動畫同一直線二力合成













學生掌握實驗目的、實驗原理、實驗器材、
實驗步驟，并進行實驗操作最后在老師的指導下得出實驗結(jié)論



























學生閱讀理解
平行四邊形定則








學生觀察下面不同角度下F1、F2合力，回答問題



學生記憶理解






學生思考討論








學生閱讀課文回答問題




學生思考論







物體受到斜向上拉力F的分解，學生動手畫出力的分解






斜面上物體重力的分解學生動手畫出力的分解






學生通過作圖求解合力的大小













學生利用計算法求合力










學生練習














學生閱讀課文
說出矢量和標量









學生練習




















幫助學生理解共點力的概念





鍛煉學生的合作交流能力以及總結(jié)能力為理解合力和分力打下基礎(chǔ)



















學生在初中時就已有知識基礎(chǔ)，對于同一直線上兩個力的合成進行鞏固











讓學生敢于參與實驗，樂于探索，培養(yǎng)學生應用知識解決問題的能力。培養(yǎng)學生共同協(xié)作、相互交流的品質(zhì)和動手操作能力。



























掌握力的合成定則









鍛煉學生的觀察總結(jié)能力。





掌握力的合成的特點





鍛煉學生的邏輯思維能力







鍛煉學生的自主學習能力




鍛煉學生的邏輯思維能力













掌握力的分解方法：按作用效果











鞏固力的平行四邊形定則














拓展學生的思維能力










鞏固力的分解
知識













矢量相加遵從平行四邊形定則










鞏固所學知識



















課堂小結(jié)
1、力的合成遵循平行四邊形定則
（1）合力大小范圍 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
（2）合力有可能大于或小于或等于任何一個分力。
（3）互成角度的二個共點力如果保持大小不變，它們的合力將隨夾角的增大而減小；
2、力的分解遵循平行四邊形定則
力的分解方法——按作用效果
3、矢量
既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量。
4、標量
只有大小，沒有方向，相加時遵從算術(shù)法則的物理量叫作標量。
梳理自己本節(jié)所學知識進行交流
根據(jù)學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。
板書
一、共點力的合成
1、共點力定義： 2、合力和分力
二、力的合成
1、力的合成定義：
2、力的合成符合平行四邊形定則
3、合力大小范圍 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
三、力的分解
1、力的分解遵守平行四邊行定則。
2、通常按力的作用效果來進行力的分解。
四、矢量和標量
1、矢量：既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則。
2、標量：只有大小，沒有方向，相加時遵從算術(shù)法則。







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4 力的合成和分解

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修 第一冊

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