高一年級物理上冊必修一《力的合成》教案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

【導(dǎo)語】心無旁騖,全力以赴,爭分奪秒,頑強(qiáng)拼搏腳踏實地,不驕不躁,長風(fēng)破浪,直濟(jì)滄海,我們,注定成功!逍遙右腦為大家推薦《高一年級物理上冊必修一《力的合成》教案》希望對你的學(xué)習(xí)有幫助!

  教案【一】

  教學(xué)準(zhǔn)備

  教學(xué)目標(biāo)

  一、知識與技能

  1.理解力的合成和合力的概念。

  2.掌握力的平行四邊形定則,會用作圖法求共點力的合力。

  3.要求知道合力的大小與分力間夾角的關(guān)系。

  二、過程與方法

  1.學(xué)會設(shè)計實驗、觀察實驗現(xiàn)象、探索規(guī)律、歸納總結(jié)的研究問題的方法。

  2.培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、觀察能力、分析能力、協(xié)作能力、創(chuàng)新思維能力。

  三、情感態(tài)度價值觀

  學(xué)會應(yīng)用等效代替和控制變量的思維方法。

  教學(xué)重難點

  重點:

  1.通過實例理解分力、合力、力的合成的概念。

  2.通過實驗探索“力的合成”所遵循的法則。

  難點:“平行四邊形定則”的理解。

  教學(xué)過程

  一、導(dǎo)入新課

  如圖甲,一個人用力F可以把一桶水慢慢地提起,圖乙是兩個人分別用F1、F2兩個力把同樣的一桶水慢慢地提起。那么力F的作用效果與F1、F2的共同作用的效果如何?

  學(xué)生:效果是一樣的。

  老師:一個力產(chǎn)生的效果跟幾個力共同產(chǎn)生的效果相同,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。這個力就叫做那幾個力的合力。求幾個已知力的合力的過程叫做力的合成。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,這幾個力叫做共點力。我們這節(jié)課就來學(xué)習(xí)兩個共點力的合成。

  二、新課教學(xué)

  (一)探討實驗方案

  先用兩個力作用在物體的同一點上,使它們產(chǎn)生一定的作用效果,如把橡皮筋一端固定,拉加一端到某一點O,再用一個力作用于同一物體的同一點上,讓它產(chǎn)生與第一次的兩個力的作用效果相同,即也把橡皮筋拉到點O,記下各個力的大小、方向、畫出力的圖示,就能研究力之間的關(guān)系了。等效代替是物理中常用的一種方法。

  (二)演示實驗:互成角度的二力的合成(請兩位同學(xué)上講臺幫忙)。

  (1)把放木板固定在黑板上,用圖釘把白紙固定在木塊上。

  (2)用圖釘把橡皮條一端固定在A點,結(jié)點自然狀態(tài)在O點,結(jié)點上系著細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套。

  (3)用兩彈簧秤分別勾住繩索,互成角度地拉橡皮條,使結(jié)點到達(dá)O′點。讓學(xué)生記下O′的位置,用鉛筆和刻度尺在白紙上從O′點沿兩條細(xì)紙的方向畫線,并分別記下兩只彈簧的讀數(shù)F1和F2。

  (4)放開彈簧秤,使結(jié)點重新回到O點,再用一只彈簧秤,通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點拉到O′,讀出彈簧秤的示數(shù)F,記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出F1、F2和F的力的圖示。

  (5)用三角板以F1、F2為鄰邊利用刻度尺和三角尺作平行四邊形,過O點畫平行四邊形的對角線,做出合力F的圖示。

  (6)改變F1和F2的夾角和大小,再做兩次。

  從實驗中得出什么結(jié)論:合力F不能簡單地用F1和F2的代數(shù)合表示。

  證明:利用三角板以力F1和F2為鄰邊做平行四邊形,作出其對角線F’,看力F和F’是否重合。

  仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn),F(xiàn)和F’基本重合,在誤差范圍內(nèi),F(xiàn)幾乎是F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線。

  經(jīng)過前人很多次的、精細(xì)的實驗,最后確認(rèn),對角線的長度、方向、跟合力的大小、方向一致,即對角線與合力重合,也就是說,對角線就表示F1、F2的合力。

  老師歸納:求兩個共點力的合力時,不是簡單的將兩個力相加減,而是用表示兩個力的有向線段F1和F2為鄰邊作平行四邊形,這兩鄰邊之間的對角線就表示合力F的大小和方向,這就是力的平行四邊形定則。

  (三)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實驗

  觀察學(xué)生實驗情況,數(shù)據(jù)處理,要求操作的規(guī)范,遵從實驗結(jié)果,盡量把誤差減小到最小。

  要求同學(xué)用平行四邊形法則作出F1與F2的合力,與實際合力對照,相距多遠(yuǎn),差距大不大。

  如果在實驗中,對角線與合力相距比較遠(yuǎn),那就找一找原因,是否有錯誤操作,即使操作完全正確,也會有實驗誤差,也不會完全重合。

  這種情況很正常,一個規(guī)律的得出要很多人在很長時間里,進(jìn)行許多此實驗才總結(jié)出來,并不是一次實驗就能得到。

  減小誤差的方法:①彈簧秤使用前要檢查指針是否指在零點;②彈簧秤要與木板表面平行。

  總結(jié):可見互成角度的兩個力的合成,不是簡單的兩個力相加減,而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。這就要平行四邊形定則。以后我們還要利用這個定則進(jìn)行速度、加速度等的合成,只要是矢量的合成、就遵從平行四邊形定則。

  (四)實驗歸納總結(jié):

  1.力的合成要遵循平行四邊形定則。兩個共點力的合力隨夾角的變化而變化。

  夾角為00(作用在同一直線上且方向相同)時:F=F1+F2,F(xiàn)的方向與F1、F2的方向相同。夾角為1800(作用在同一直線上且方向相反)時:F=|F1-F2|,F(xiàn)的方向與兩個力中較大的那個力方向相同。兩個共點力的合力的大小范圍:大于等于二力之差,小于等于二力之和,即|F1-F2|≤F≤F1+F2。

  2.兩個大小一定的力F1、F2,當(dāng)它們間的夾角由00增大到1800的過程中,夾角越大,合力就越小;合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力。

  3.矢量和標(biāo)量:

  即有大小又有方向的物理量叫矢量,矢量運算遵循平行四邊形定則。只有大小沒有方向的物理量叫標(biāo)量,標(biāo)量運算遵循代數(shù)運算法則。力既有大小,又有方向,故力是矢量。

  4.實驗歸納法是科學(xué)研究的重要方法,要通過提出假設(shè),設(shè)計實驗,實驗研究,數(shù)據(jù)分析,歸納總結(jié),形成結(jié)論。

  【例題1】大小不變的F1、F2兩個共點力的合力為F,則有:

  A.合力F一定大于任一個分力B.合力的大小既可等于F1,也可等于F2

  C.合力有可能小于任一個分力D.合力F的大小隨F1、F2間夾角增大而減小。

  解析:正確答案是BCD

  我們可以取一些特殊的數(shù)值來分析F1、F2的合力變化范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2若取F1=2N,F(xiàn)2=3N則1N≤F≤5N。

  當(dāng)F1與F2夾角為180°時,合力小于分力。應(yīng)排除A同時知C正確。

  B對,由合力的變化范圍可知正確。

  D對,當(dāng)F1和F2夾角為0°時,合力,當(dāng)F1,F(xiàn)2夾角為180°時,合力最小,隨著F1、F2夾角增大合力F反而減小。

  說明:對于一些定性分析的選擇題,有時可采用取一些特殊數(shù)值的方法來分析,這樣可使分析簡單、方便。

  【例題2】運用平行四邊形定則求互成角度的兩個力的合力。

  力F1=45N,方向水平向右。力F2=60N,方向豎直向上,用作圖法求解合力F的大小和方向。

  解:選擇某一標(biāo)度,利用0.5cm的長度表示15N的力,作出力的平行四邊形,用刻度尺量出對角線的長度L,利用F=15N×即可求出。

  〖鞏固訓(xùn)練〗

  (1)兩個力互成30°角,大小分別為90N和120N,用作圖法求出合力的大小和方向。

  (2)兩個共點力的大小都是60N,兩力間的夾角為1200,求這兩個力的合力?

  解法一、圖示法。

  解法二、利用平行四邊形法作出力的圖示,然后利用幾何知識求解。

  學(xué)生討論會得到: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(jìn)去,就得到其合力。因為每一次合成都遵從每兩力與其合力產(chǎn)生共同效果的思想,所以可以這樣合成。

  (3)兩個共點力,當(dāng)它們同方向時其合力大小為7N,當(dāng)它們反方向時其合力的大小為1N,問當(dāng)它們互相垂直時其合力的大小是多少牛?

  提示:假設(shè)F1大于F2,由題意可知:F1+F2=7,F(xiàn)1-F2=1解得:F1=4N,F(xiàn)2=3N

  然后:方法一、圖示法。

  方法二、先利用平行四邊形法則作出力的圖示,再利用直角三角形知識求得合力F=5N

  (4)請同學(xué)完成P13的思考與討論。

  〖提問〗:如果兩個分力F1、F2,他們的夾角不定,求其合力的范圍。(用作圖法)

  同學(xué)們用作圖法得到:

  Fmax=F1+F2(兩力夾角為0°)

  Fmin=F1-F2(兩力夾角為180°,F(xiàn)合于大的方向一致)

  夾角在0°——180°之間,后介于Fmin與Fmax之間。

  課后小結(jié)

  這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了力的平行四邊形定則,要求會用作圖法求兩共點力的合力。

  這節(jié)課主要掌握利用平行四邊形定則,用作圖法求兩共點力的合力,并且用作圖法得出兩力夾角不定的情況下,F(xiàn)合取值范圍,我們下課后要多動手練習(xí),掌握這種方法。

  教案【二】

  教學(xué)目標(biāo)

  知識與技能

  1.知道合力與分力、合成等概念,體會等效思想,建立替代意識;

  2.掌握力的平行四邊形定則及探究的方法,了解矢量合成的普遍意義;

  3.能利用力的平行四邊形定則解決有關(guān)問題,分析日常問題;

  方法與過程

  1.參與實驗探究力的合成法則的過程,體會實驗歸納的方法;

  2.參與實踐,培養(yǎng)動手能力.

  情感態(tài)度與價值觀

  1.發(fā)展學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知*,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神和參與科技活動的熱情;

  2.培養(yǎng)認(rèn)真、仔細(xì)、實事求是的科學(xué)態(tài)度.

  教學(xué)重難點

  教學(xué)重點:

  探究求解合力的方法;

  教學(xué)難點:

  從實驗中歸納總結(jié)出平行四邊形定則。

  教學(xué)過程

  新課引入:

  以“一指斷鋼絲”實驗引入課題

  (學(xué)生參與)

  基本概念:引導(dǎo)學(xué)生看書

  明確:什么是合力?什么是分力?

  引導(dǎo)學(xué)生回答合力和分力。(展示PPT、板書:合力和分力)

  關(guān)鍵詞是什么?

  啟發(fā)學(xué)生用生活的實例說明。

  學(xué)生舉生活中的實例說明等效可替代。(展示PPT、板書:等效替代)教師根據(jù)學(xué)生所舉實例,點明等效、合力與分力。展示提水的例子。

  教師可再舉正反兩例進(jìn)一步強(qiáng)化并總結(jié)力的合成概念。

  如果一個物體受到多個力作用,比如剛才的水桶,我總能找到一個力能夠等效替代它們,這個力就是合力。這個尋找合力的過程我們稱為力的合成。

  (展示PPT、板書:力的合成)

  尋求求合力的方法:

  通過實驗驗證不共線的兩力合成不符合代數(shù)運算關(guān)系(板書:二、尋求求合力的方法)

  教師演示實驗。

  利用我們桌子的器材來設(shè)計方案尋找力的合成關(guān)系:

  問題:1、選擇誰為研究對象?

  2、怎樣保證兩次作用的效果相同?

  3、怎樣記錄和描述每個力?

  學(xué)生討論。教師提問。

  教師總結(jié):總的說來:先表示出三個力,再來找它們關(guān)系。關(guān)于表示力,把大家剛才說的,梳理一下形成步驟:

  教師邊講解邊動畫演示:

  1、固定橡皮筋一端,兩次作用需將結(jié)點拉到同一位置以確保兩次拉橡皮筋效果相同。2、一位同學(xué)兩力互成角度拉橡皮筋,另一位同學(xué)記錄結(jié)點位置、力的大小和方向。大小由彈簧秤讀出,方向通過在線的下方取較遠(yuǎn)的兩點,由兩點畫線來確定力的方向。3、用一個力拉達(dá)同一點,記錄力的大小和方向。4、用同一標(biāo)度,作三力的圖示。

  教師引導(dǎo)學(xué)生搞好協(xié)作,分組實驗:下面請同座位為一組,搞好協(xié)作,一位同學(xué)操作彈簧秤,另一位同學(xué)記錄數(shù)據(jù)、作圖,先表示出力來,再一同來找其關(guān)系?茨慕M協(xié)作得,做得最快、做得!做好得請舉手!

  教師巡視指導(dǎo)。

  問題:兩分力大小、方向和合力大小、方向之間存在什么樣的關(guān)系?1、啟發(fā)學(xué)生先從數(shù)據(jù)分析,

  結(jié)論不易找出其定量關(guān)系

  2、啟發(fā)學(xué)生再從圖形上分析

  既然有向線段表示力,那我們能否從圖形上找其關(guān)系?

  教師做好預(yù)設(shè)。

  教師再啟發(fā):現(xiàn)在我們的問題轉(zhuǎn)移到求解這三個表示力的線段的方位和大小關(guān)系上來了。這是幾何問題,我們在初中研究線段間關(guān)系的時候,常用什么方法?

  引導(dǎo)作輔助線,連接分力和合力的箭頭

  教師利用展臺展示1組,結(jié)論:像

  教師再利用展臺展示2組。

  歸納:一組像可能是偶然,我們每一組都像就可能不是偶然的了。

  教師引導(dǎo)學(xué)生再驗證。

  總結(jié):這個實驗不僅我們做,很多人都做了,經(jīng)過無數(shù)次的努力探究、實驗,現(xiàn)代,科學(xué)家利用精密儀器證實兩力合成遵循平行四邊形關(guān)系。我們稱之為平行四邊形定則。(板書:平行四邊形定則)

  平行四邊形定則:

  引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實驗敘述平行四邊形定則內(nèi)容,教師補(bǔ)充。

  以表示這兩個力的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。

  補(bǔ)充、升華:分力為鄰邊,合力為夾在指間的對角線。平行四邊形定則的發(fā)現(xiàn)是偉大的發(fā)現(xiàn),既體現(xiàn)了大小的關(guān)系,又體現(xiàn)了方向的關(guān)系。同時,一切矢量的運算都遵循平行四邊形定則,只有符合平行四邊形運算定則的量稱為矢量。對于力而言,只要給我這樣兩個力,我都能利用平行四邊形定則求其合力。怎么準(zhǔn)確畫呢?(教師動畫展示,板書:應(yīng)用)

  問題:若物體受到三個力作用,怎么求其合力?(多力合成方法)

  安排學(xué)生練習(xí)。

  交代計算法:聰明的同學(xué)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)還可用計算的方法求解合力,關(guān)于計算法,我們下節(jié)課再研究!

  問題:F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化?

  合力什么時候,什么時候最小?合力的范圍如何?

  (教師展示自制教具)邊表示分力,對角線表示合力,請大家自己操作,找出規(guī)律。

  學(xué)生回答。

  總結(jié):同一直線上兩力合成實際是其特殊情況。

  問題:合力一定比分力大嗎?

  思考:若夾角不變,改變其中一個力大小,合力怎么變化?我們可以通過器材來說明,請大家課后思考。

  練習(xí):PPT展示:已知F1=2N,F(xiàn)2=10N

  (1)它們的合力有可能等于5N、10N、15N嗎?

  (2)合力的值是多少?最小值是多少?合力的大小范圍是多少?

  照應(yīng)課前實驗,解決實際問題

  師:通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),大家能解釋拉斷鋼絲的原因嗎?展示PPT。

  學(xué)生回答:合力很小,分力夾角很大時,分力卻很大。

  生活實例分析,如架設(shè)高壓線時,不能張得太緊,否則一小鳥都可能將其壓斷。再比如斜索拉橋,課后思考,試著解釋為什么這立柱做得很高。知識改變了生活!

  共點力:

  幾個力同時作用在物體的同一點,或它們的作用線相交于同一點,這幾個力叫做共點力。PPT展示(板書:三、共點力。1、定義)

  師:力的平行四邊形定則只適用于共點力。(2、平行四邊形定則適用條件)


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