力的合成和分解+教学设计 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册.docxVIP

4力的合成和分解

第1课时探究力的合成和分解规律

目标素养

1．物理观念：知道力的合成和分解都遵循平行四边形定则，会应用作图和三角函数知识求解合力。

2．科学思维：通过对实际情境的分析，知道合力与分力的概念，体会等效替代的思想。

3．科学探究：通过力的合成实验探究，得出力的合成和分解都遵循平行四边形定则，体会科学的思维方法。

4．科学态度与责任：通过对实际问题的处理，体会等效替代的思想在研究物理问题时的重要作用。

重点难点

重点

1．体会等效替代的思想。

2．探究力的合成和分解规律，明确它们都遵循平行四边形定则。

难点

探究力的合成和分解规律，明确它们都遵循平行四边形定则。

教学准备

教师准备

1．智能手机、实物投影、手机与电脑的连接，教材中“力的合成和分解”部分的图片，多媒体课件。

2．演示实验器材：200g钩码1个，弹簧测力计2个，弹簧1个，胶带。

3．学生实验器材：木板、白纸、橡皮条、棉线、弹簧测力计2个、图钉。

学生准备

1．预习“力的合成和分解”的内容。

2．直尺、三角尺、圆规、铅笔等作图工具。

导入新课

导入（问题导入）

教师一个静止的物体，在某平面上受到5个力的作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？

如果我们能找到一种方法即“用一个力的单独作用替代这5个力的共同作用，而效果不变”，上述问题就迎刃而解了。你觉得这个力和被替代的5个力会有怎样的关系呢？

教学过程

环节一：合力与分力

用一根绳子竖直悬挂一个玩偶，使其静止；用两根绳子像晾衣服一样把这个玩偶吊起来，使其静止。请同学们分析一下这两种情况下玩偶所受的力。

学生用一根绳子悬挂的玩偶受重力和拉力；用两根绳子像晒衣服一样吊着的玩偶受重力和绳子给它的两个拉力。

教师展示玩偶在两种情况下的受力分析图。

像这样的情境，生活中还有很多。请大家观察教材中水桶所受拉力示意图和吊灯所受拉力示意图，并思考下列问题：

（1）物体所受的力有何特点？

（2）这三种情况中，两个拉力和一个拉力对物体在空中静止这一作用效果而言相同吗？这三个拉力能同时出现吗？

（3）力的作用效果除了使物体的运动状态发生改变，还可以怎样？请举例说明。

学生思考并回答：

（1）物体所受到的这些力都作用于同一点，或这些力的延长线相交于同一点。

（2）三种情况中，两个拉力和一个拉力的作用效果相同，能够互相替代，但不能同时出现。

（3）力还可以使物体发生形变。用一个拉力拉弹簧到某一位置和用两个拉力拉弹簧到这一位置的作用效果也是相同的，可以互相替代。

教师肯定学生的思考并进行总结。

共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。

合力与分力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。

合力和分力之间可以相互等效替代，但不能同时出现。

教师提出问题：“等效替代”是物理学中的一个重要方法。在我们的生活中有很多等效替代的例子，请同学们交流一下，并讲一讲它们是怎样等效替代的。

学生交流讨论后举例：如曹冲称象是用石块来替代大象；初中学习浮力时把小石块的体积用溢出的水的体积代替······

设计意图

引导学生体会共点力的概念和等效替代的过程，帮助学生深入理解合力与分力的概念，并强调基于等效替代思想，合力与分力并不能同时真实存在。

环节二：探究力的合成和分解规律

教师回到上课时提出的问题：一个静止的物体在某平面内受到5个力的作用，物体将向哪个方向运动？这个问题很难回答。但若在保证作用效果不变的前提下，是否可以用一个力来代替这5个力的作用呢？

总结：在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成，把求一个力的分力的过程叫作力的分解。

提问：我们初中时学过了一条直线上求合力的方法，下面请一位同学带领我们来回忆一下。

结合具体实例，回忆、阐述同一直线上二力合成的规律：同向相加，方向不变；反向相减，方向和较大的力一致。

教师若两个分力的方向互成角度，合力的大小是否等于两个分力的大小之和呢？

这个问题可以通过实验来探究。

那么，该如何设计探究实验方案呢？请同学们从力的作用效果角度来交流、讨论一下。

问题引导：

（1）实验中需要用到哪些仪器？

（2）如何提供合力与分力？如何保证合力与分力的作用效果相同？

（3）在实验过程中，需要记录哪些数据？如何记录？

（4）如何处理记录下来的信息？

（5）要使测量尽可能地精确，需要注意哪些实验操作细节？

学生交流并根据问题引导设计出实验方案。

方案一：利用两个弹簧测力计和一个钩码，先用两个互成角度的弹簧测力计钩住钩码并使它处于静止状态，记录下弹簧测