高一物理第三章第四節(jié)3.4力的合成教案(新人教版必修1).doc
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3.4力的合成 一、 教材分析 力的合成是解決力學(xué)的基礎(chǔ)和工具,力的合成不過關(guān),后續(xù)課的學(xué)習(xí)中,對(duì)牛頓第二定律、物體平衡、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用都無從談起.力的合成是矢量的合成,是為以后物體受力分析作準(zhǔn)備的一節(jié)課,理解力的合成需要掌握一種方法,那就是等效的方法.這節(jié)課從實(shí)驗(yàn)入手,學(xué)生通過自己動(dòng)手找出合力與分力之間的關(guān)系,這樣容易使學(xué)生接受.通過實(shí)驗(yàn)和多個(gè)實(shí)例說明一個(gè)事實(shí):由于兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上,物體所表現(xiàn)出來的形變量或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變跟一個(gè)力作用在這個(gè)物體上時(shí),物體所表現(xiàn)出來的形變量或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化相同.對(duì)于平行四邊形定則的教學(xué),可以在初步的矢量合成的基礎(chǔ)上進(jìn)一步加深,可以先進(jìn)行在一條直線上力的合成,然后再進(jìn)行互成角度力的合成.平行四邊形定則讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中得出,讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)規(guī)律,有利于鍛煉學(xué)生的能力. 對(duì)于共點(diǎn)力的教學(xué),重點(diǎn)在于利用演示實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例,形象地對(duì)比共點(diǎn)力和非共點(diǎn)力,在此基礎(chǔ)上建立共點(diǎn)力的圖景. 本節(jié)是學(xué)生未接觸過的全新內(nèi)容.等效觀點(diǎn)、力的合成等內(nèi)容,學(xué)生都感到別扭.如果力的合成的平行四邊形定則掌握不好,后續(xù)課程中的合成、電場(chǎng)磁場(chǎng)的疊加就不能得心應(yīng)手.因此這節(jié)課在物理學(xué)中的地位和作用至關(guān)重要. 二、 教學(xué)目標(biāo)X k b 1 . c o m] 知識(shí)與技能 1.理解合力、分力、力的合成、共點(diǎn)力的概念. 2.理解力的合成本質(zhì)上是從作用效果相等的角度進(jìn)行力的相互替代. 3.會(huì)用力的合成的平行四邊形定則進(jìn)行力的合成. 過程與方法 1.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ斫鈫栴}的能力,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力; 2.進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育,了解研究自然規(guī)律的科學(xué)方法,培養(yǎng)探求知識(shí)的能力; 3.樹立等效觀點(diǎn),形成等效思想,這是非常重要的處理問題的思想. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.培養(yǎng)學(xué)生善于交流的合作精神,在交流合作中發(fā)展能力,并形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法. 2.通過力的等效替代,使學(xué)生領(lǐng)略跨學(xué)科知識(shí)結(jié)合的奇妙,同時(shí)領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究中嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的精神和態(tài)度. 3.讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng),設(shè)疑、解疑、探求規(guī)律,使學(xué)生始終處于積極探求知識(shí)的過程中,達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)心理狀態(tài). 三、 教學(xué)重點(diǎn) 1.運(yùn)用平行四邊形定則求合力. 2.合力與分力的關(guān)系. w w w .x k b 1.c o m 四、 教學(xué)難點(diǎn) 運(yùn)用等效替代思想理解合力概念是難點(diǎn). 五、 教學(xué)過程 導(dǎo)入新課 故事導(dǎo)入 據(jù)報(bào)道,因近日雨水較多路面太滑,一輛拖拉機(jī)在某地不慎落入路邊的一條水溝,司機(jī)閆師傅被壓在拖拉機(jī)后輪下面的水里,當(dāng)場(chǎng)昏迷,幸虧附近十幾個(gè)村民合力抬起車輪把閆師傅救出來抬到岸上才使閆師傅及時(shí)脫險(xiǎn). 除了十幾個(gè)村民抬起拖拉機(jī)外,我們還可以用吊車吊起拖拉機(jī)來達(dá)到同樣的目的.在這個(gè)例子中吊車的作用效果與十幾個(gè)村民的作用效果是相同的. 實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入 兩個(gè)女同學(xué)把一桶水抬到講桌上,然后再讓一個(gè)男同學(xué)自己把水提到講桌上. 在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)女同學(xué)對(duì)水桶的作用效果和一個(gè)男同學(xué)的作用效果相同. 推進(jìn)新課 一、力的合成 一個(gè)力與幾個(gè)力產(chǎn)生了同樣的效果,可以用這一個(gè)力代替那幾個(gè)力,這一個(gè)力是那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力是這一個(gè)力的分力. 當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí),我們常??梢郧蟪鲞@樣一個(gè)力,這個(gè)力的作用效果跟原來幾個(gè)力的作用效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力.求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的合成.下面我們來探究一下求幾個(gè)力的合力的方法. 演示1:兩個(gè)彈簧秤互成角度地懸掛一個(gè)鉤碼,拉力分別為F1和F2;再用一個(gè)彈簧秤懸掛同一個(gè)鉤碼,拉力為F. 分析:F1和F2共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是相同的,即均使鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài).由于力F產(chǎn)生的效果與力F1和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F就叫做力F1和F2的合力.這種等效代替的方法是物理學(xué)中常用的方法. 問題:互成角度的兩個(gè)力的合力與分力的大小、方向是否有關(guān)?如果有關(guān),又有什么樣的關(guān)系? 我們通過實(shí)驗(yàn)來研究這個(gè)問題. 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):一根橡皮條,使其伸長(zhǎng)一定的長(zhǎng)度,可以用一個(gè)力F作用,也可以用2個(gè)力F1和F2同時(shí)作用.如能想辦法確定F1和F2以及F的大小和方向,就可知F與F1和F2間的關(guān)系. 演示2:將如圖3-4-1所示實(shí)驗(yàn)裝置安裝在貼有白紙的豎直平板上. 橡皮條GE在兩個(gè)力的共同作用下,沿直線GC伸長(zhǎng)了EO這樣的長(zhǎng)度,若撤去F1和F2用一個(gè)力F作用在橡皮條上,使橡皮條沿著相同的直線伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度,則力F對(duì)橡皮條產(chǎn)生的效果跟力F1和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F等于F1和F2的合力,在力F1和F2的方向上各作線段OA和OB,根據(jù)選定的標(biāo)度,使它們的長(zhǎng)度分別表示力F1和F2的大小,再沿力F的方向作線段OC,根據(jù)選定的標(biāo)度,使OC的長(zhǎng)度表示F的大小. 圖3-4-1 學(xué)生實(shí)驗(yàn):將白紙釘在方木板上,用圖釘固定一橡皮筋,用兩只彈簧秤同時(shí)用力互成角度地沿規(guī)定方向拉橡皮筋,使橡皮筋的另一端伸長(zhǎng)到O點(diǎn),記下此時(shí)兩彈簧秤的示數(shù),這就是分力的大小,再用一只彈簧秤通過細(xì)繩套也把橡皮筋拉到位置O,彈簧秤的讀數(shù)就是合力的大小,細(xì)繩的方向就是合力的方向.用力的圖示作出這3個(gè)力觀察找出3個(gè)力之間的關(guān)系 演示3:以O(shè)A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB,畫平行四邊形的對(duì)角線,發(fā)現(xiàn)對(duì)角線與合力很接近. 問題:由此看來,求互成角度的兩個(gè)力的合力,不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)力相加減.那么互成角度的兩個(gè)力F1和F2的合力的大小和方向是不是可以用以F1和F2的有向線段為鄰邊所作的平行四邊形的對(duì)角線來表示呢?下面請(qǐng)同學(xué)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證. 圖3-4-2 結(jié)論:總結(jié)平行四邊形定則:求互成角度的兩個(gè)力的合力,可以用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向,這就是平行四邊形定則.如圖3-4-2. 問題:合力F與F1和F2的夾角有什么關(guān)系? 如果兩個(gè)分力的大小分別為F1、F2,兩個(gè)分力之間的夾角為θ,當(dāng)θ=0時(shí),它們的合力等于多少?當(dāng)θ=180時(shí),它們的合力又等于多少? 平行四邊形定則的具體應(yīng)用方法有兩種: 1.圖解法 (1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成:從力的作用點(diǎn)作兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示,然后以F1、F2為邊作平行四邊形,對(duì)角線的長(zhǎng)度即為合力的大小,對(duì)角線的方向即為合力的方向.[ 新 課 標(biāo) 第 一 網(wǎng) 用直尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,依據(jù)力的標(biāo)度折算出合力的大小,用量角器量出合力與其中一個(gè)力之間的夾角θ. 如圖3-4-3所示. 圖3-4-3 圖3-4-3中F1=50 N,F(xiàn)2=40 N,合力F=80 N. (2)兩個(gè)以上力的合成: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. 2.計(jì)算法 先依據(jù)平行四邊形定則畫出力的平行四邊形,然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式(如余弦定理)算出對(duì)角線所表示的合力的大小和方向. 圖3-4-4 當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí),如圖3-4-4有: F= tanθ=F2/F1. 例1教材例題 例2如圖3-4-5所示,一個(gè)木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和靜摩擦力作用,而且三個(gè)力的合力為零,其中F1=10 N,F(xiàn)2=2 N.若撤去力F1,則木塊在水平方向受到的合力為多少? 圖3-4-5 解析:F1和F2的合力F12=F1-F2=8 N,方向向右,又因物體受三力作用且合力為零,故靜摩擦力f=8 N,方向向左. 若撤去力F1,則木塊受F2作用而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),此時(shí)物體受到的靜摩擦力為2 N,方向向右,木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài),木塊在水平方向受到的合力為零. 答案:0 合力大小的范圍: 運(yùn)用合力與分力關(guān)系模擬演示器,讓兩個(gè)力F1和F2之間的夾角θ由0→180變化,可以得到: (1)合力F隨θ的增大而減小. (2)當(dāng)θ=0時(shí),F(xiàn)有最大值Fmax=F1+F2,當(dāng)θ=180時(shí),F(xiàn)有最小值Fmin=F1-F2. (3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原來的任意一個(gè)分力. www.xkb1.com] 一般地|F1-F2|≤F≤F1+F2 問題:如何求多個(gè)力的合力? 引導(dǎo)學(xué)生分析:任何兩個(gè)共點(diǎn)力均可以用平行四邊形定則求出其合力,因此對(duì)多個(gè)共點(diǎn)力的合成,我們可以先求出任意兩個(gè)力的合力,再求這個(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. 3.矢量和標(biāo)量 問題:我們學(xué)過許多物理量,如:長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間、能量、溫度、力、速度等.這些物理量有什么異同? 引導(dǎo)學(xué)生分析:力、速度是既有大小又有方向的物理量,而質(zhì)量、時(shí)間、能量、長(zhǎng)度等物理量只有大小,沒有方向,前者叫矢量,后者叫標(biāo)量,矢量的合成遵守平行四邊形定則. 二、共點(diǎn)力 學(xué)生自學(xué)課本上有關(guān)共點(diǎn)力的知識(shí),教師提示學(xué)生在閱讀的時(shí)候注意這樣幾個(gè)問題: 1.什么樣的力是共點(diǎn)力?[xkb1.com 2.你認(rèn)為掌握共點(diǎn)力概念時(shí)應(yīng)該注意什么問題? 3.力的合成的平行四邊形定則有沒有適用條件,如果有,適用條件是什么? 注:這一部分知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單,可以通過學(xué)生自學(xué),鍛煉學(xué)生的閱讀能力和自學(xué)能力. 參考答案: 1.如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多個(gè)力的作用,有些情況下這些力共同作用在同一個(gè)點(diǎn)上,或者雖然不是作用于同一個(gè)點(diǎn)上,但是他們的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn),這樣的一組力叫做共點(diǎn)力. 2.掌握共點(diǎn)力時(shí),不僅要看這幾個(gè)力是不是作用于一個(gè)點(diǎn),還要看它們的延長(zhǎng)線是不是交于一個(gè)點(diǎn). 3.力的合成的平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力作用的情況. 六、 課堂小結(jié) 學(xué)生習(xí)慣于代數(shù)運(yùn)算,產(chǎn)生定勢(shì)思維,所以對(duì)矢量運(yùn)算特別不習(xí)慣,不易接受.因此在作用效果相同的基礎(chǔ)上理解合力與分力的關(guān)系,理解平行四邊形定則,是難點(diǎn).平行四邊形定則的探索是應(yīng)用的重點(diǎn).所以,無論從課堂講解,還是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)操作、習(xí)題練習(xí)、課后作業(yè)等,都應(yīng)圍繞平行四邊形定則展開.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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