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更新时间:2014-11-12 17:29:00
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牛顿第一定律教案
中国的水资源教案

软件简介:
力的合成
【教学目标】:
1.   从力作用的等效性来理解合力和分力的概念,体会等效替代的思想。
2.   通过实验探究求合力的方法,得到力的平行四边形定则,并了解这是矢量运算的普遍规则。
3.会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力;了解合力的大小与分力夹角的关系。
4.能应用力的合成分析日常生活中的有关问题。
【教学重点】
1.从力的作用效果相同来理解合力与分力的概念
2.设计实验,探究求合力的方法
3.平行四边形法则的理解及应用
【教学难点】
实验探究方案的设计和实施,实验结论的得出
【教学流程】
通过电阻的并联、位移矢量提出等效替代的思想,并引出合力与分力概念——给出问题情境,激发思考合力与分力关系——设计探究求合力的实验方案——分组实验——学生讨论,得出结论——练习与拓展(例题、合力大小与角度关系、多力合成)
【教学过程】
一、     合力与分力
1、等效替代思想的提出
初中我们学习了两电阻R1和R2并联接入电路中,可以用一个电阻R来等效替代R1和R2的并联。此时它们之间满足:
 
我们还知道位移矢量的概念,某质点由A发生一段位移X1到B,再由B发生一段位移X2到C,可以用一段位移X来等效替代X1和X2,此时它们满足三角形法则。
2、合力与分力概念的提出
    这就是物理学中等效替代的思想。其实,等效替代思想在我们日常生活中随处可见。比如,提水:同一桶水,两个女同学提的作用效果和一个男同学提的作用效果相同。ppt展示如下图片:
像这样,如果一个力F的作用效果和几个力F1、F2产生的共同作用效果相同。则称这个力F为原来那几个力F1、F2的合力,那几个力F1、F2为这个力F的分力。(板书:一、合力与分力,ppt同步投影出合力与分力的概念)
二、     力的合成
有了合力与分力的概念,那么合力与分力之间有什么样的关系呢?
我们这节课所要研究的重点内容—力的合成。(板书:二、力的合成)
1、   同一直线上的二力合成(ppt展示)(板书:1、同一直线上的二力合成)
 
2、   互成角度的二力合成
知道了同一条直线上的两个力的合成,现在让我们回到刚才提水的情景(展示提水图片),请问不在一条直线上的两个力的合成能否直接相加或者相减呢?
做完今天的探究实验,我们就清楚了。(板书:2、互成角度的二力合成)
三、探究求合力的方法
1.情境讨论,激发认知冲突
    提问:前面两位同学提水的情境中,如果两位同学提水的力分别为F1、F2,那么这两个力的合力是多少呢?方向是怎么样的呢?
    (学生利用以前所学的知识,可以得到合力F=F1+F2,方向与三个拉力方向相同)
    提问:把所有的分力相加就得到合力的大小,这个方法就是求合力的方法吗?请学生讨论。
    (有学生提出异议,以前学过,两个力方向相反时,合力应该是两个力相减,方向与较大的力方向相同)
    提问:求合力就是把分力相加或者相减吗?
实验:两个弹簧秤互成一定角度,提起几个钩码保持静止,分别读出弹簧秤示数。用一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止,读出弹簧秤示数。
提问:两个分力大小与合力既不满足相加关系,也不满足相减关系。如果给定两个分力,到底应该怎么去求这两个力的合力呢?
2.设计探究实验
    提出任务:探究合力与分力之间到底有什么样的关系。介绍可用的实验器材:木板、白纸、弹簧秤(2个)、橡皮条、细绳、刻度尺、图钉、三角板。
问题讨论,引导实验设计:
①根据器材,可以用什么方法来得到分力,以及两个分力的合力?
(两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条,使作用效果相同)
②怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同?
(把橡皮条一端固定,保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置)
③需要记录哪些数据?怎么样来记录?
(橡皮条节点的位置,合力和分力的大小。引导讨论是否需要记录力的方向。讨论文字记录的不足,引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向?力的图示。)
    请各小组学生再整理探究实验的方案,确定明白实验的目的、过程、操作。
3.小组实验,记录实验结果
各小组根据自行整理好的方案进行实验,并用力的图示记录实验结果。教师巡视,观察各小组实验进行情况,进行适当指导。
4.   思考讨论,得出实验结论
    观察实验得到的F及F1、F2的大小和方向,猜想F1、F2和F之间有什么样的关系。引导学生适当地添加辅助线,研究几何关系。
(学生得出,连接分力和合力的末端,得到的几何图形大致是一个平行四边形)
两个分力为平行四边形的一对邻边,合力为此对邻边所夹的对角线。
各个小组实验时,力的大小和方向都各不相同,都能大致得到这样一个结论,说明有一定的普遍性。请各小组再次实验,改变力的大小、方向,看是否满足同样的结论。
演示实验,特殊角度特殊值验证(即大纲版教材中本节的演示实验)。橡皮条一端固定,另一端与绳系为节点。两分力互成90度,分别由三个钩码、四个钩码的重力提供。合力沿橡皮条拉伸方向,由5个钩码的重力提供。
四、平行四边形定则
两个共点力合成时,遵循平行四边形法则:以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
讨论:为什么力的合成(两个力相加)不是简单的加减,而是满足平行四边形法则呢?
(力是既有大小,又有方向的矢量,相加时既要考虑大小又要考虑方向,所以满足的法则必须是大小和方向同时考虑的。)
思考:对于有大小有方向的矢量相加,是否都不能简单地加减呢?
    平行四边形定则适用于所有矢量的合成。
五、练习与拓展
1.利用平行四边形定则求合力
通过实验,可以发现一种直观的求两个分力的合力的方法——作图法。请学生描述,用作图法求合力的步骤。看教科书例题,规范作图法的方法步骤,强调不能遗漏合力的方向。
如果两个分力夹角为90度,那么此时力所成平行四边形为矩形,可以应用直角三角形的知识来计算合力的大小方向。再看教科书例题,请学生计算得到合力大小方向。
2.合力与两分力夹角的关系
    提问:从平行四边形法则可以知道,合力的大小和方向随着F1、F2的夹角而变化。这个变化有什么样的规律?
    (学生画图思考,讨论)
    用几何画板制作的课件演示,合力随分力夹角的变化而变化。请学生根据演示总结出规律。
    (夹角为0度时,合力最大;夹角为180度时,合力最小;成其它角度时,大小介于二者之间)
3.两个以上力的合成
    提问:通过平行四边形法则知道两个力合成的方法,那如果有三个或者更多的力呢,应该如何合成?
    学生思考讨论,得到利用平行四边形法则的多力合成方法。
总结多力合成方法,并告知下节课会进一步学习更简单的多力合成方法。