学生实验教学设计(第一课时)

【教案】

实验：探究求合力的方法

【知识与能力】

1、理解实验基本原理，掌握力的平行四边形定则

2、学会用力的图示法表示力，探究合力与分力之间的关系

3、验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则

【过程与方法】

1、通过“实验：探究求合力的方法”的学习，更好掌握力的平行四边形定则

2、通过实验过程的具体实践，体会力学实验的基本步骤。

【情感态度与价值观】

通过小组协作完成实验和实验结果的分析与互评，培养仔细观察，真实记录实验数据等良好实验习惯和实事求是的品质；培养团队协作精神。

【重点、难点】验证力的平行四边形定则

【教师活动】

【学生活动】

（一）情景导入，借境激疑

学生回答合力与分力的概念。

【问题1】请大家回顾，什么是合力，什么是分力？

合力与分力之间的关系是什么？

指出它们之间是等效替代的关系。

已知分力求合力的过程叫力的合成。

我们知道，如果两个分力的方向在同一直线上，它们

的合力满足“同向相加、反向相减”。

【问题2】如果两个分力的方向不在同一直线上，它们的

合力与分力之间存在着怎样的定量关系呢？

本节课，我们通过实验探究求合力的方法。

教师演示实验：

学生观察演示实验

简单介绍实验装

置：两个对称放置的滑

轮，三段绳子的中间打

结，绳端各有一个绳

套，跨过滑轮，每个绳

套上都挂上一定数量

的钩码，如图所示，系

统处于静止状态。

我们来看：

3个钩码的重量

（1）两个斜向上的拉力将5个钩码提了起来，这两4个钩码的重量

个拉力分别是多少？

合力大小为5个钩码的重量，方向（2）如果以这两个拉力为分力，它们的合力大小、竖直向上。

方向怎样？

（3）大家看到这个合力了吗？那我们是怎么知道这根据力的平衡的知识。

个这个合力的？

大家的回答很到位。合力与分力不可能同时出现的，

它们之间是等效替代的关系嘛。

在这个情境中，3个钩码与4个钩码的重量的合力是

1

5个钩码的重量。3与4的和是5！

（4）在什么情况下，3与4的和是5呢？

在直角三角形中，如果以3、4为直角边，斜边就是5。

分力与合力的关系难道体现在一个三角形中？

（5）在这个问题中，两个分力方向之间的夹角是多少？

现在，我们再来梳理一下刚才的分析结果：

①（大小上）分力与合力在大小上构成一个三角形；

②（方向上）合力的方向是夹在两个分力方向之间的

请同学们根据上述关系动手画图，作出合理的图形来。

从图中可以看出：如果以表示分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就表示合力的大小和方向。简单说，合力与分力间存在一个平行四边形关系。

是不是这样呢？

下面我们增减钩码的数量，再做一次！此时，所挂钩码数量均为3个。

如果我们上述合力与分力关系的猜想是正确的，大家判断一下，两个分力之间的夹角是多少？画图看一看。

我们请一组同学过来测量，其他同学画。

看来，合力与分力关系很有可能满足平行四边形关系。

跟学生一起总结：如果以表示分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就表示合力的大小和方向。

是不是这样呢？

刚才的实验毕竟过于特殊，接下来请同学们根据提供的器材设计实验，检验我们的猜想。

方板一块、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、水性笔

设计实验时，请大家注意这几个问题：

1、实验中，哪些力是分力，哪个力是合力？它们的等效性是如何体现的？

2、实验的目的是什么？如何实现？

3、本实验需要记录什么？

4、如何准确表示力？

3分钟后，提问上述问题，对注意事项加以强调。

下面请同学们继续实验。

（二）实验探究，得出结论

1、仪器的安装

（1）用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两

勾股定理嘛

学生观察两分力方向间的夹角

使用量角器测量，发现是900

用力的图示法画图

得到一个平行四边形

观察

发现两分力的夹角为1200 同样满足平行四边形关系。

两次应将橡皮条的结点拉至同一点

用力的图示可以准确表示力的三要素。做力的图示时需要：选标度、画线段、标刻度

学生进行分组实验，完成试验仪器的安装，并进行操作、记录、作图并分析

注意事项

1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同．

2．角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜．

2

个细绳套．

2、操作与记录

（2）用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向．

（3）只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉3．尽量减少误差

(1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些．

(2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向．

点，去掉细绳套后，连直线确定力3、作图及分析

的方向．

（4）改变两个力F1与F2的大小和夹角，再重复实验两次．

4．统一标度：在同一次实验中，画（5）用水性笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直力的图示选定的标度要相同，并且线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2要恰当选定标度，使力的图示稍大的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O一些．

点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示．

（6）用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的方向作出这

只弹簧测力计的拉力F′的图示．

（7）比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F

在误差范围内大小和方向上是否相同．

教师在教室巡视，对学生实验作必要指导。

教师评价：大家的操作很熟练，现在请大家分享实验

的结果。

学生展示实验结果

在误差允许的范围内，合力F’与根

据平行四边形定则所得到的合力F

大小相等、方向相同

（三）误差分析，学会评估

【问题】本实验的误差来自哪些方面？如何减小误差？

学生讨论、发言

教师总结给出以下两个方面：

1．读数误差

认识到误差主要来自于读数和作图

减小读数误差的方法：弹簧测力计数据在允许的情况

下，尽量大一些．读数时眼睛一定要正视，要按有效数字学生们进行实验，记录实验数据，正确读数和记录．

并在坐标纸上处理数据，得出合力

3

2．作图误差

减小作图误差的方法：作图时两力的对边一定要平行，两个分力F1、F2间的夹角越大，用平行四边形作出的合力F’的误差ΔF就越大，所以实验中不要把F1、F2间的夹角取得太大。

为减小作图误差，我们对白板稍作改进：在白纸上画宽度相等的白绿相间的圆形条纹，实验时，我们将结点拉至条纹的圆心，记录力的大小和方向，作图时，我们以条纹宽度为标度作图。

展示、交流

（四）得出结论

通过实验，我们应该这样来求两个力的合力：以表示分力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间所夹的对角线就表示合力的大小和方向。

我们把这个方法称为平行四边形定则。

整理仪器

（五）学以致用，巩固应用

课下请完成导学案上的练习题。

与分力之间的关系

学生配合默契，作图，再实验，再作图；要在同一坐标系中作图。

在明确误差来源的情况下，进一步分析给出减小误差的方法

这种方案，有以下优点：

1、

简化作图过程；

2、

作图更准确。

学生再次实验

发现误差明显减小

规整仪器

完成学案上的习题

（六）本节小结，承上启下

1、本节课我们通过实验得出求合力的方法，即平行四边形定则；

2、通过实验数据处理，再次熟悉了用力的图示法表示力

（七）板书设计

实验：探究求合力的方法

1、

合力与分力

2、

猜想：平行四边形关系

3、

误差分析

4、

实验的改进

5、

结论：平行四边形定则

4