2019-2020年高中物理《力的合成》教案1 新人教版必修1.doc
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2019-2020年高中物理力的合成教案1 新人教版必修1【教學(xué)目標(biāo)】1、知識(shí)目標(biāo)(1) 理解合力和力的合成的概念;(2) 掌握力的平行四邊形定則,會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力的合力。會(huì)用直角三角形知識(shí)計(jì)算兩個(gè)共點(diǎn)力的合力;(3) 要求知道合力的大小與分力間夾角的定性關(guān)系。2、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力,通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)的物理思維能力。3、德育目標(biāo)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,掌握正確的方法,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的求實(shí)精神。【教學(xué)重點(diǎn)】力的合成的平行四邊形定則。【教學(xué)難點(diǎn)】合力的大小與分力間夾角的定性關(guān)系?!窘虒W(xué)方法】實(shí)驗(yàn)、歸納法。【教具準(zhǔn)備】平行四邊形定則演示器、鉤碼、彈簧秤、細(xì)線、三角板;學(xué)生每?jī)扇艘唤M:方木板、白紙、彈簧秤(兩個(gè))、橡皮條、細(xì)繩套兩個(gè)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))。【課時(shí)安排】2課時(shí)【教學(xué)過(guò)程】 一、導(dǎo)入新課F1F2F甲乙如圖甲,一個(gè)人用力F可以把一筒水提起來(lái);如圖乙,兩個(gè)人可用力F1、F2把同樣的一筒水抬起來(lái)。那么力F的作用效果與F1、F2共同作用的效果如何呢? 學(xué)生:效果是一樣的。老師:我們這節(jié)課就來(lái)學(xué)習(xí)力的等效替代所遵循的規(guī)律。二、新課教學(xué)1、幾個(gè)概念(1)合力:一個(gè)力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果如果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。 如上例中力F就叫做F1與F2的合力。(2)力的合成:求幾個(gè)力的合力,叫做力的合成。(3)共點(diǎn)力:幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn),或者它們的作用線相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。(4)矢量和標(biāo)量矢量:既有大小,又有方向的物理量,叫做矢量。標(biāo)量:只有大小,沒(méi)有方向的物理量,叫做標(biāo)量。2、力的合成(1)同一條直線上的兩個(gè)力的合成(結(jié)合初中學(xué)習(xí)的知識(shí)歸納總結(jié))當(dāng)F1、F2同向時(shí),合力的大小等于兩分力的大小之和,F(xiàn)F1F2,合力的方向跟兩個(gè)力的方向相同;當(dāng)F1、F2反向時(shí),合力的大小等于兩分力的大小之差,F(xiàn)F1F2,合力的方向跟兩個(gè)力中較大的那個(gè)力的方向相同;(2)互成角度的兩個(gè)力的合成。實(shí)驗(yàn)探索(可以加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生思維能力,變直接給出為實(shí)驗(yàn)探索,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)科研方法,鼓勵(lì)創(chuàng)新,全面提高學(xué)生素質(zhì)。)A)實(shí)驗(yàn)儀器中用的彈簧秤和橡皮條、細(xì)繩套、白紙、方木板,這些器材各發(fā)揮怎樣的功能?B)合力與分力作用效果相同,怎樣去體現(xiàn)?C)合力如何表示,分力如何表示?D)合力、分力的關(guān)系與合力的圖示、分力的圖示之間的關(guān)系怎樣?E)實(shí)驗(yàn)應(yīng)記錄些什么?怎樣處理這些實(shí)驗(yàn)記錄?最后得出什么結(jié)論?如何進(jìn)行力的合成呢?請(qǐng)同學(xué)看下面實(shí)驗(yàn)(請(qǐng)一位同學(xué)上講臺(tái)幫忙)把方木板固定在黑板上,用圖釘把白紙固定在方木塊上。GEOF1F2FABC用圖釘把橡皮條一端固定在G點(diǎn),結(jié)點(diǎn)自然狀態(tài)在E點(diǎn),結(jié)點(diǎn)的另一端系著細(xì)繩套。用兩彈簧秤分別勾住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O點(diǎn)。記下O的位置,用鉛筆和刻度尺在白紙上從O點(diǎn)沿兩條細(xì)紙的方向畫(huà)線,記下F1、F2的力的大小。放開(kāi)彈簧秤,使結(jié)點(diǎn)重新回到E點(diǎn),再用一只彈簧秤,通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O,讀出彈簧秤的示數(shù)F,記下細(xì)繩套的方向,按同一標(biāo)度作出F1、F2和F的力的圖示。用三角板以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,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(duì)角線。經(jīng)過(guò)前人們很多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn),最后確認(rèn),對(duì)角線的長(zhǎng)度、方向,跟合力的大小、方向一致,也就是說(shuō),對(duì)角線就表示F1、F2的合力。指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況,數(shù)據(jù)處理,要求操作規(guī)范,遵從實(shí)驗(yàn)結(jié)果,盡量把誤差減小到最小。要求學(xué)生用平行四邊形定則作出F1與F2的合力,與實(shí)際合力進(jìn)行比較。總結(jié):可見(jiàn)互成角度的兩個(gè)力的合成,不是簡(jiǎn)單的兩個(gè)力相加減,而是用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,對(duì)角線就表示合力的大小和方向。這就是平行四邊形定則。只要是矢量的合成,都遵從平行四邊形定則。以后我們要利用這個(gè)定則進(jìn)行速度、加速度等的合成。F1F2FO平行四邊形定則用表示兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形,那么,合力F的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來(lái),這就叫做力的平行四邊形定則。三角形定則根據(jù)平行四邊形對(duì)邊平行且相等的性質(zhì),力的平行四邊形定則可用更簡(jiǎn)單的力的三角形定則來(lái)代替。把代表F1和F2的線段首尾相接地畫(huà)出來(lái),最后從第個(gè)一力矢量的起點(diǎn)畫(huà)向第二個(gè)力矢量終點(diǎn)的有向線段就表示合力F的大小和方向,這就叫做力的三角形定則。F1F2FOF1F2FOF1F2FO(3)兩個(gè)以上力的合成依次用平行四邊形定則先求出任意兩個(gè)力的合力,再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力,直到把所有的力都合成進(jìn)去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力。F1F2FF12F3力的多邊形定則將需要合成的各個(gè)力的有向線段首尾相接地依次連接(與順序無(wú)關(guān)),最后從第一個(gè)力的起點(diǎn)連向最后一個(gè)力的終點(diǎn),封閉多邊形的有向線段就表示所要合成的各個(gè)力的合力,這種作圖方法叫做力的多邊形定則。(先按三角形定則將中間過(guò)渡的合力作出,然后再將其擦去,顯示出多邊形)F1F2F3若各個(gè)力矢量首尾連接后自行封閉,則表示這些力的合力等于零。思考練習(xí):若物體受到三個(gè)力作用,三個(gè)力的合力為零,則三力首尾相接,將構(gòu)成封閉的矢量三角形。試分析右圖中三個(gè)力的合力為多少?(答案:2F3)F1F2FOABCD(4)兩個(gè)共點(diǎn)力合力的計(jì)算兩個(gè)共點(diǎn)力大小分別為F1、F2,夾角為,以兩力為鄰邊作平行四邊形OBAC,過(guò)A作OC延長(zhǎng)線的垂線,垂足為D。在直角三角形OAD中,合力F的大小為F化簡(jiǎn)后得F(1)合力F的方向與分力F2之間的夾角為,則tan(2)(1)、(2)兩式是計(jì)算合力F的大小和方向的計(jì)算公式。其中(2)式不能死套,可從所作的直角三角形中靈活計(jì)算。思考與討論:力F1和F2的大小一定,合力F的大小跟兩個(gè)力的夾角的關(guān)系?(通過(guò)作圖、制作教具或用動(dòng)態(tài)課件展示變化過(guò)程,分析得出結(jié)論)F1F2F當(dāng)0時(shí),F(xiàn)F1F2,方向跟兩分力方向相同。當(dāng)090時(shí),合力一定大于每個(gè)分力。當(dāng)90120時(shí),合力有可能小于較大分力。當(dāng)120180時(shí),合力至少小于一個(gè)分力。當(dāng)180時(shí),F(xiàn)F1F2,合力與較大分力的方向相同。當(dāng)角在0和180之間變化時(shí),F(xiàn),合力的方向也隨的變化而變化,且當(dāng)FF2時(shí),F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為:F1F2F15NOF1F2FF1F2例題:力F145N,方向水平向右。力F260N,方向豎直向上,用作圖法和計(jì)算法求解合力F的大小和方向。作圖法解:選擇某一標(biāo)度,利用0.5cm的長(zhǎng)度表示15N的力,作出力的平行四邊形,用刻度尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度L,利用F15N 即可求出合力F的大小為75N。用量角器量得合力F與力F1的夾角為53。計(jì)算法解:合力F的大小為:F75N,合力F的方向:tanF2/ F14/3,故得合力F與力F1的夾角為53。三、小 結(jié)這節(jié)課主要學(xué)習(xí)了共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則,掌握用作圖法求兩個(gè)共點(diǎn)力的合力,并且用作圖法得出兩力夾角不定的情況下,合力F的取值范圍。會(huì)計(jì)算兩互相垂直的共點(diǎn)力的合力。四、作 業(yè)P14 練習(xí)四 (1)、(2)、(3)、(4)【板書(shū)設(shè)計(jì)】 五 力的合成1、幾個(gè)概念(1)合力:一個(gè)力作用在物體上,它產(chǎn)生的效果如果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。 (2)力的合成:求幾個(gè)力的合力,叫做力的合成。(3)共點(diǎn)力:幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn),或者它們的作用線相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。(4)矢量和標(biāo)量矢量:既有大小,又有方向的物理量,叫做矢量。標(biāo)量:只有大小,沒(méi)有方向的物理量,叫做標(biāo)量。2、力的合成(1)同一條直線上的兩個(gè)力的合成當(dāng)F1、F2同向時(shí),F(xiàn)F1F2,方向跟兩個(gè)力的方向相同;當(dāng)F1、F2反向時(shí),F(xiàn)F1F2,方向跟兩個(gè)力中較大的那個(gè)力的方向相同。(2)互成角度的兩個(gè)力的合成實(shí)驗(yàn)探索F1F2FO平行四邊形定則用表示兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形,那么,合力F的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來(lái),這就叫做力的平行四邊形定則。三角形定則把代表F1和F2的線段首尾相接地畫(huà)出來(lái),最后從第一力矢量的起點(diǎn)畫(huà)向第二個(gè)力矢量終點(diǎn)的有向線段就表示合力F的大小和方向,這就叫做力的三角形定則。F1F2FOF1F2FOF1F2FO(3)兩個(gè)以上力的合成F1F2FF3依次用平行四邊形定則力的多邊形定則(4)兩個(gè)共點(diǎn)力合力的計(jì)算兩分力大小分別為F1、F2,夾角為,以分力為鄰邊作平行四邊形OBAC,過(guò)A作OC延長(zhǎng)線的垂線,垂足為D。在直角三角形OAD中,合力F的大小為F1F2FOABCDF化簡(jiǎn)后得F(1)合力F的方向與分力F之間的夾角為,則tan(2)思考與討論:力F1和F2的大小一定,合力F的大小跟兩個(gè)力的夾角的關(guān)系?F1F2F當(dāng)0時(shí),F(xiàn)F1F2,方向跟兩分力方向相同。當(dāng)090時(shí),合力一定大于每個(gè)分力。當(dāng)90120時(shí),合力有可能小于較大分力。當(dāng)120180時(shí),合力至少小于一個(gè)分力。當(dāng)180時(shí),F(xiàn)F1F2,合力與較大分力的方向相同。當(dāng)角在0和180之間變化時(shí),F(xiàn),合力的方向也隨的變化而變化,且當(dāng)FF2時(shí),F(xiàn)與F1之間的夾角最大。合力F的取值范圍為:F1F2FF1F2例題:- 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