物理:魯科版 必修1 4.1 力的合成 (教案)_第1頁
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文檔簡介

1、第一節(jié) 力的合成三維目標知識與技能1.區(qū)分矢量和標量.2.通過實驗探究,理解力的合成.3.理解兩個互成角度的共點力的合成遵循平行四邊形定則.4.能用力的合成分析解決生活中的實際問題.5.通過實驗,培養(yǎng)學生實驗、探索、總結(jié)規(guī)律的能力,應(yīng)用數(shù)學工具處理物理問題的能力,滲透等效思想.過程與方法1.運用已有的知識和方法分析解決實際問題.2.參與實踐,培養(yǎng)動手能力.3.培養(yǎng)認真、仔細、實事求是的科學態(tài)度. 情感態(tài)度與價值觀1.發(fā)展學生對科學的好奇心和求知欲望,培養(yǎng)學生科學探究的精神和參與科技活動的熱情.2.通過平行四邊形定則的學習,使學生體會到幾何圖形中的對稱美.教學設(shè)計教學重點 1.重點:運用平行四邊

2、形定則求合力.解決辦法:通過演示、學生實驗,從實驗中歸納出平行四邊形定則,并結(jié)合數(shù)學知識處理具體問題.2.難點:運用數(shù)學工具求解物理問題,如何從實驗中歸納總結(jié)出平行四邊形定則.教學難點 1.力的合成是“等效思維”在解決實際問題中的應(yīng)用,它可將幾個同時作用于一個物體上的力用一個力“等效替代”,使物體受力情況簡化.這種“等效替代”是高中物理中常用的研究方法之一.2.求幾個力的合力,必須以這幾個力同時作用于同一個物體為前提.3.力的三角形法是力的平行四邊形法的推論,平行四邊形法是一切矢量合成的普遍法則.掌握和運用平行四邊形定則是本節(jié)課的重點,也是難點.4.疑點:1+12?教具準備 一幅畫、一個重物、

3、彈簧秤(學生每兩人一組,每組兩只)、細線(每組兩根)、橡皮筋(每組一條)、木板(每組一塊)、白紙(每組一張).課時安排 1課時教學過程 導入新課 (教師活動)介紹力平衡的例子:教材86頁,梵凈山的蘑菇石和山西的懸空寺.(設(shè)計意圖)引起學生的興趣.推進新課 在初中,我們學過“一個力產(chǎn)生的效果,與兩個力共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個力就叫做那兩個力的合力,求兩個力的合力叫做二力的合成.教師活動重物靜止放在桌面上,請學生分析重物的受力情況.(設(shè)計意圖)復習二力平衡的知識.學生活動分析出重物受兩個力,兩個力大小相等,二力平衡.教師活動給重物加一個向下的力,仍使重物保持靜止,請學生分析重物的受力.(設(shè)計意

4、圖)先給出物體受三個力的情景,復習同一直線上多個力的處理方法,為后面力的合成作過渡.學生活動分析出物體受重力、壓力、支持力,三個力作用下物體平衡.教師活動提出問題:當力更多時,怎樣應(yīng)用二力平衡?學生活動得出減少力的個數(shù),將多個力化為兩個力.教師活動將一幅畫掛在墻上,使畫靜止,如教材87頁圖5-3-.請學生分析受力情況.(設(shè)計意圖)物體受三個不在同一直線的力,由這個情景引發(fā)學生思考解決問題的方法力的合成.學生活動分析出物體受三個力和力的方向.可能出現(xiàn)的問題及預案學生這時解釋物體平衡可能會出現(xiàn)問題.這時教師提出問題,能否也把問題轉(zhuǎn)化為二力平衡來解決?如果能,應(yīng)怎樣做?學生活動想辦法將其中的兩個力變

5、為一個力.教師活動進行小結(jié),給出共點力、力的合成的概念.(設(shè)計意圖)這樣的設(shè)計是希望讓學生更好地理解為什么要用力的合成的方法,什么時候用力的合成. 在現(xiàn)實生活中,有這樣的例子:兩位同學沿不同方向共同用力提住一袋土石,解放軍戰(zhàn)士一人也能提住同一袋土石.教師活動兩個不在同一直線上的力要合成為一個力,能否直接進行數(shù)值的加減?為什么?(設(shè)計意圖)通過力的合成加深學生對矢量和標量的認識.學生活動大部分學生會回答:不能.因為力是矢量,有大小、有方向.教師活動那么,怎樣用一個力來代替兩個力呢,下面請同學們自己通過實驗來研究得出結(jié)論.(設(shè)計意圖)讓學生自己動手得出結(jié)論,使學生更好地理解和掌握規(guī)律,同時,也增強

6、學生的動手能力.學生活動自己用實驗研究力的合成的規(guī)律. 可能出現(xiàn)的問題及預案 學生可能不知道該怎樣做這個實驗或是步驟不對.方法引導1.可以研究橡皮筋的受力,分別用一個彈簧秤和兩個彈簧秤施加力,注意怎樣保證力是等效的.2.怎樣記錄并表示力的大小和方向?3.怎樣處理數(shù)據(jù),總結(jié)規(guī)律?學生活動做實驗,畫出力的圖示,得出結(jié)論. 總結(jié):平行四邊形定則的內(nèi)容. (演示)教師精講 將橡皮筋一端固定在M點,用互成角度的兩個力F1、F2共同作用,將橡皮筋的另一端拉到O點;如果我們只用一個力,也可以將橡皮筋的另一端拉到O點.如圖5-1-1、圖5-1-2所示. 教師可以給出一些提示:圖5-1-1 圖5-1-2 圖5-

7、1-3 一個力F產(chǎn)生的效果,與兩個力F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,這個力F就叫做那兩個力F1、F2的合力,而那兩個力F1、F2就叫這個力F的分力.求F1、F2兩個力的合力F,也叫做二力的合成.如圖5-1-3所示. 與初中的二力合成不同的是,F(xiàn)1、F2不在同一直線上,而是互成角度. 這節(jié)課我們就來研究互成角度的兩個力的合成. 板書: 第一節(jié) 力的合成 同一直線上兩個力的合力,跟兩個力的大小、方向兩個因素有關(guān).那么, 板書: 互成角度的兩個力的合力跟兩個力的哪些因素有關(guān)呢? 提問:互成角度的兩個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?我們通過實驗來研究這個問題.首先,應(yīng)

8、該確定兩個分力的大小、方向;再確定合力的大小、方向;然后才能研究合力與兩個分力的大小、方向的關(guān)系.那么怎樣確定兩個分力F1、F2的大小、方向呢? 啟發(fā)學生回答:用彈簧秤測量分力的大小,分力的方向分別沿細繩方向,即沿所標明的虛線方向. 教師精講 彈簧秤的使用 在使用彈簧秤測量力的大小時,首先,要觀察彈簧秤的零刻度及最小刻度,同時要注意彈簧秤的正確使用及正確的讀數(shù)方法. 確定分力的大小:(邊演示邊講解兩人如何分工合作)一位同學用兩只彈簧秤分別鉤掛細繩套,同時用力互成角度地沿規(guī)定的方向拉橡皮筋,使橡皮筋的另一端伸長到O點;另一位同學用記號筆分別在相應(yīng)位置記下兩只彈簧秤的讀數(shù).這就是分力的大小. 注意

9、:拉動橡皮筋時,要使兩只彈簧秤與木板平面平行. 現(xiàn)在,請同學們觀察M點有沒有固定橡皮筋,規(guī)定的方向是不是明確,記錄用的油筆有沒有?用鐵夾子將木板固定在桌上. 都準備好之后,左邊同學拉橡皮筋,右邊同學讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù),測量兩個分力的大小,測量完之后請舉手! 指導學生進行分組實驗 提問:怎樣確定合力F的大小、方向呢? 引導學生回答:用一只彈簧秤通過細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,細繩的方向就是合力的方向. 確定合力的大小和方向:一位同學用一只彈簧秤通過細繩套也把橡皮筋拉到位置O,另一位同學用記號筆記下細繩的方向,并在相應(yīng)位置記下彈簧秤的讀數(shù).這就是合力的方向、大小.注意前后兩

10、次實驗O點應(yīng)該重合. 現(xiàn)在,請右邊同學拉橡皮筋,左邊同學讀數(shù)并記錄數(shù)據(jù),確定合力的大小和方向. 視察學生實驗情況 到此為止,我們已經(jīng)確定了兩個分力以及它們的合力的大小、方向.為了弄清楚兩個力的合力與分力的大小、方向的關(guān)系,我們可以用力的圖示法形象地將分力和合力的大小、方向表示出來.數(shù)據(jù)處理(1)用力的圖示法分別表示分力及合力:選擇適當?shù)臉藴书L度(3 cm長的線段表示1 N力),利用三角板,從O點開始,用力的圖示法分別表示兩個分力及合力的大小、方向.注意標準長度要一致.如圖5-1-4所示,有向線段OA、OB、OC分別表示兩個分力及合力.圖5-1-4 現(xiàn)在,請同學們用力的圖示法將自己測量的分力和合

11、力分別表示出來. 提問:分力的大小分別等于多少?合力的大小等于多少? 進一步提問:由此看來,互成角度的兩個力的合成,不能簡單地利用代數(shù)方法相加減.那么合力與分力的大小、方向究竟有什么關(guān)系呢? 同學們仔細看看,O、A、C、B的位置關(guān)系有什么特點? (停頓20秒,引導同學猜出) O、A、C、B好像是一個平行四邊形的四個頂點,OC好像是這個平行四邊形的對角線. 教師解說:OC好像是這個平行四邊形的對角線,這畢竟是一種猜測,究竟OC是不是這個平行四邊形的對角線呢?我們可以以O(shè)A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB,看平行四邊形的對角線與OC是否重合.(2)用兩個三角板,以表示兩個分力的有向線段OA、OB為

12、鄰邊,用虛線作平行四邊形OACB. (示范.強調(diào)鄰邊,利用兩個三角板作平行四邊形) 現(xiàn)在請同學們以自己所得的OA、OB為鄰邊,作平行四邊形,并連接OA、OB之間的對角線.(3)同學操作,教師指導,選出典型,投影講評.(4)比較平行四邊形的對角線和合力,發(fā)現(xiàn)對角線與合力很接近.(5)四組同學所得結(jié)果都是結(jié)論(4),教師所得實驗結(jié)果也是結(jié)論(4),那么結(jié)論(4)是不是普遍的呢?(6)經(jīng)過前人們很多次的、精細的實驗,最后確認,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. 可見求互成角度的兩個力的合力,不是簡單地將兩個力相加減,而是(可以)用

13、表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對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5-1-5所示.圖5 提問:有沒有同學實驗結(jié)果是對角線與合力相距比較遠? 有這種情況很正常,一個規(guī)律的得出,是由很多人在很長時間里,進行了許多次實驗,才總結(jié)出來,并要經(jīng)得起實踐檢驗.因此,一個規(guī)律,并不是通過一次實驗就能得到的.如果有同學實驗結(jié)果是對角線與合力相距比較遠,不要著急,課下我們一起來看看問題出在哪里.現(xiàn)在我們就用平行四邊形定則來求互成角度的兩個力的合力.小結(jié):(1)互成角度的兩個力的合成,不是簡單地利用代數(shù)方法相加減,而是遵循平行四邊形定則.即合力F的大小不僅取決于兩個分

14、力F1、F2的大小,而且取決于兩個分力的夾角. 現(xiàn)在,就來觀察一下合力與分力大小、方向的關(guān)系的動態(tài)情景. 電腦演示:合力F與兩個分力F1、F2的大小的關(guān)系; 合力F與兩個分力F1、F2的夾角的關(guān)系. 學生思考:如果兩個分力的大小分別為F1、F2,兩個分力之間的夾角為,當=0時,它們的合力等于多少?當=180時,它們的合力又等于多少? (2)對平行四邊形定則的認識,是通過實驗歸納法來完成的.實驗歸納法的步驟是:提出問題設(shè)計實驗、進行實驗、獲取數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)分析多次實驗、歸納、總結(jié)得出結(jié)論.課堂小結(jié)1.互成角度的兩個力的合成,不是簡單地利用代數(shù)方法相加減,而是遵循平行四邊形定則.即合力F的大小不僅取決于兩個分力F1、F2的大小,而且取決于兩個分力的夾角.2.對平行四邊形定則的認識,是通過實驗歸納法來完成的.實驗歸納法的步驟是:提出問題設(shè)計實驗、進行實驗、獲取數(shù)據(jù)、進行數(shù)據(jù)分析多次實驗、歸納、總結(jié)得出結(jié)論.布置作業(yè)閱讀課本上信息窗.P90第1、2兩題.板書設(shè)計力的合成1.合力:一個力所產(chǎn)生的作用效果跟幾個力共同作用時產(chǎn)生的效果相同,這個力就叫那幾個力的合力.2.力的合成:求幾個力的合力叫

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