備課人
學(xué)科
物理
課題
3.4 力的合成和分解
教學(xué)內(nèi)容分析
力的合成與分解是互為逆過(guò)程，我們研究的是力的等效關(guān)系，依據(jù)此思想總結(jié)出力的平行四邊形定則。教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生體會(huì)運(yùn)用“等效”思想研究問(wèn)題是物理學(xué)研究中的一種重要方法。它具有承上啟下的作用。教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)注重學(xué)生知識(shí)的形成過(guò)程和對(duì)知識(shí)的真正理解。學(xué)生在初中已經(jīng)接觸過(guò)求沿同一直線作用的兩個(gè)力的合力的方法，在第一章也已經(jīng)接觸到位移的矢量合成。本節(jié)內(nèi)容進(jìn)一步學(xué)習(xí)矢量運(yùn)算的普遍法則——平行四邊形定則。
學(xué)情分析
合力與力的合成，在初中物理教學(xué)中初步涉及。學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了力、重力、彈力和摩擦力等概念，對(duì)“力”有了較為深刻的理解和認(rèn)識(shí)。通過(guò)前面位移、速度和加速度等矢量的學(xué)習(xí)，對(duì)“矢量”有一定的了解，這些為本節(jié)課的學(xué)習(xí)提供了基本的知識(shí)儲(chǔ)備。高中物理新接觸的知識(shí)，“矢量運(yùn)算”不是簡(jiǎn)單的代數(shù)加減，而是滿足“平行四邊形定則”。矢量運(yùn)算涉及的幾何和代數(shù)等數(shù)學(xué)方法，對(duì)學(xué)生提出了較高的要求，給本節(jié)課的教學(xué)帶來(lái)了困難。
教學(xué)目標(biāo)
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，得出力的合成與分解遵從的規(guī)律——平行四邊形定則。
2.會(huì)用作圖法和直角三角形的知識(shí)解決共點(diǎn)力的合成與分解問(wèn)題。
3.運(yùn)用力的合成與分解知識(shí)分析日常生活中的相關(guān)問(wèn)題，培養(yǎng)將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)。
教學(xué)重難點(diǎn)
1.合力與分力的關(guān)系（重點(diǎn)）
2.平行四邊形定則及應(yīng)用（重點(diǎn)）
3.實(shí)驗(yàn)探究方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)（重點(diǎn)難點(diǎn)）
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
認(rèn)識(shí)共點(diǎn)力：幾個(gè)力若都作用在物體的同一點(diǎn)，或者他們的作用線交于一點(diǎn)，我們把這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。
思考與討論：
一個(gè)靜止的物體，在某平面上受到5個(gè)力作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代兩個(gè)力的共同作用，而效果不變”，上述問(wèn)題就迎刃而解了。你覺得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會(huì)有怎樣的關(guān)系呢？
學(xué)生記憶記錄
學(xué)生思考討論并回答
明確共點(diǎn)力的概念
為合力的運(yùn)算做鋪墊
講授新課
一、合力和分力
思考與討論：
觀察下面的情景圖片，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考：兩位小孩對(duì)水桶施加的兩個(gè)力與一個(gè)大人對(duì)水桶施加的一個(gè)力，就“提起水桶”這一作用效果而言，相同嗎？他們可以相互代替嗎？

（一）合力和分力
1.合力：假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。
2.分力：假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的分力。
（二）合力和分力的關(guān)系
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?cè)谛Ч峡梢韵嗷ヌ娲！暗刃娲?br>2.同體性：各個(gè)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(shí)性：各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，某個(gè)分力變化了，合力也同時(shí)發(fā)生變化。
二、力的合成和分解
（一）力的合成和分解定義
1.力的合成：我們把求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成。
2.力的分解：我們把求一個(gè)力的分力的過(guò)程叫做力的分解。
（二）同一直線上兩個(gè)力的合成法則
1.兩個(gè)力同向合成：
2.兩個(gè)力反向合成：
【小結(jié)】
同一直線上的兩個(gè)力的合成法則：直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則，同向相加和反向相減。
思考與實(shí)驗(yàn)：
(1)如果兩個(gè)力不在同一直線上，求兩個(gè)力的合力是否還遵循直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則？
(2)動(dòng)手小實(shí)驗(yàn)：利用兩只彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)重物。如圖做實(shí)驗(yàn)，比較F和F1+F2 的關(guān)系，你有何發(fā)現(xiàn)？
（三）探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)器材及方案：
方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。
2.實(shí)驗(yàn)原理：
(1)若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉伸至相同長(zhǎng)度，即力F′與F1、F2共同作用的效果相同，那么F′為F1、F2的合力。
(2)用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。
(3)比較F′與F，若它們的長(zhǎng)度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明互成角度的兩個(gè)力合成遵從平行四邊形定則。
3.實(shí)驗(yàn)步驟：
(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。
(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。
(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向。
(4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向。
(5)改變兩個(gè)力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。
4.數(shù)據(jù)處理：
(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。
(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。
(3)比較F′和根據(jù)平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。
5.實(shí)驗(yàn)演示：觀看視頻演示
6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
當(dāng)兩個(gè)互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)，如果以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做平行四邊形定則。
【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。
思考與討論：
(1)F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化? 合力什么時(shí)候最大,什么時(shí)候最小?合力的范圍如何?
(2)合力的大小可以小于分力的大小嗎？合力的大小可以等于分力的大小嗎？根據(jù)平行四邊形定則加以說(shuō)明。
(3)求以下三種情況的最大值和最小值
①大小為1N、2N、3N三力的合力最大值和最小值？
②大小為2N、2N、2N三力的合力最大值和最小值？
③大小為2N、2N、5N三力的合力最大值和最小值？
（四）力的分解
1.力的分解遵循的法則：
如果在上述力的合成實(shí)驗(yàn)中，先用一個(gè)測(cè)力計(jì)把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，此時(shí)的拉力記為F，再用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度的將橡皮條拉至同一O點(diǎn)，此時(shí)兩測(cè)力計(jì)的拉力記為F1和F2，那么F1和F2就可以看成F的分力，就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)了，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。
思考與討論：
(1)如果有一個(gè)力F，沒有其他條件的限制，讓你對(duì)其分解，你認(rèn)為能得到幾組分力的情況？
(2)如果有一個(gè)力F，要求有確定且符合實(shí)際的分力，你認(rèn)為應(yīng)該如何分解？
【有關(guān)力的分解常見模型】
1.斜拉模型
放在水平地面上的行李箱受到一個(gè)斜向上方的拉力F的作用，且F與水平方向成θ角，如圖所示.怎樣把力F按其作用效果分解?它的兩個(gè)分力的大小、方向如何？
2.斜面上的物體模型
傾角為θ的斜面上放有一個(gè)物體，如圖所示。該物體受到的重力G能對(duì)物體產(chǎn)生那些效果？應(yīng)當(dāng)怎樣分解重力？分力的大小各是多大？
3.三角支架懸物模型
輕桿AC 和BC通過(guò)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈拴于墻上 ，AC 桿水平。在它們的連接處C點(diǎn)施加一個(gè)豎直向下的力F，應(yīng)當(dāng)怎樣分解F，分力的大小各是多大？
觀察與思考：觀察視頻，思考車為什么可以被輕易拉動(dòng)呢?
（五）正交分解法
1.定義：把力沿著兩個(gè)選定的互相垂直的方向分解
2.正交分解的目的：
是把復(fù)雜的利用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成轉(zhuǎn)化為普通的代數(shù)運(yùn)算，將力的合成化簡(jiǎn)為同向或反向或垂直方向。便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來(lái)解決力的合成。
3.正交分解的基本思想：
正交分解法求合力，運(yùn)用了“欲合先分”的策略，即為了合成而分解，降低了運(yùn)算的難度，是一種重要思想方法。
4.正交分解的步驟：
三、矢量和標(biāo)量
1.矢量：在物理學(xué)中，既有大小又有方向的物理量叫矢量。矢量運(yùn)算法則：平行四邊形法則
2.標(biāo)量：在物理學(xué)中，只有大小而沒有方向的物理量叫標(biāo)量。標(biāo)量運(yùn)算法則：算術(shù)加法法則
四、課堂練習(xí)
學(xué)生思考討論并回答
學(xué)生記憶記錄
學(xué)生記憶記錄
學(xué)生記憶記錄
學(xué)生回顧計(jì)算
學(xué)生思考并動(dòng)手實(shí)驗(yàn)
學(xué)生準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材
學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)
學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
學(xué)生觀看實(shí)驗(yàn)
學(xué)生得出結(jié)論
學(xué)生計(jì)算練習(xí)
學(xué)生思考討論并回答
學(xué)生記錄
學(xué)生思考討論并回答
學(xué)生體驗(yàn)思考并動(dòng)手畫力的分解示意圖
學(xué)生看視頻思考并動(dòng)手畫力的分解示意圖
學(xué)生看視頻思考并動(dòng)手畫力的分解示意圖
學(xué)生思考討論并回答
學(xué)生學(xué)習(xí)記錄
學(xué)生學(xué)習(xí)記錄
學(xué)生學(xué)習(xí)記錄
學(xué)生學(xué)習(xí)記錄
學(xué)生學(xué)習(xí)記錄
學(xué)生練習(xí)
明確合力和分力等效替代的思想
明確合力和分力的概念
明確合力和分力的關(guān)系
明確力的合成和力的分解概念
明確同一直線上兩個(gè)力合成法則
為互成角度的兩個(gè)力的合成做鋪墊
培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br>培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力
培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?br>培養(yǎng)學(xué)生分析數(shù)據(jù)的能力
規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作
找到互成角度力合成的法則
鞏固所學(xué)互成角度力合成的方法
探究合力和分力的關(guān)系
明確力的分解法則
為按照力的作用效果分解做鋪墊
訓(xùn)練學(xué)生按照力的實(shí)際作用效果分解
訓(xùn)練學(xué)生按照力的實(shí)際作用效果分解
訓(xùn)練學(xué)生按照力的實(shí)際作用效果分解
學(xué)以致用，讓學(xué)生明確當(dāng)合力不變時(shí)，大小相等的兩分力隨著夾角的增大而增大
明確正交分解的定義及目的
明確正交分解的思想和步驟
明確矢量和標(biāo)量的概念和運(yùn)算法則
鞏固知識(shí)
課堂總結(jié)
板書設(shè)計(jì)
§3.4 力的合成和分解
一、合力和分力
1.合力和分力概念
2.合力和分力的關(guān)系
二、力的合成和分解
1.力的合成法則：平行四邊形定則
2.力的分解法則：平行四邊形定則
3.正交分解法
三、矢量和標(biāo)量
1.矢量
2.標(biāo)量
作業(yè)設(shè)計(jì)
教學(xué)反思與評(píng)價(jià)

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4 力的合成和分解

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