学生实验教学活动设计方案

1 力

的

合

成 课堂教学设计

昌黎汇文二中 刘晓海

一、教学目标：

知识与技能

1.经历合力和分力概念的形成过程，

理解合力和分力的概念

2.通过实验探究，理解力的合成．

3.理解两个互成角度的共点力的合成遵循平行四边形定则．

4.初步能用平行四边形法则求合力，培养应用能力. 过程与方法

1．通过实验来探究合力和分力的关系，体验科学探究的过程

2．体验用等效替代的物理思维方法解决实际问题. 情感态度与价值观

1．发展学生对科学的好奇心和求知欲望，培养学生科学探究的精神和参与科技活动的热情．

2．培养认真、仔细、实事求是的科学态度．

二、教学重点和难点：

重点：合力和分力的概念以及它们的关系

难点：合力和分力它们的大小、方向的关系满足平行四边形定则

三、教学方法：实验探究法

四、教学器材：

《验证平行四边形定则》实验设备（每两个学生一套），自制课件，多媒体设备等

五、教学过程：

（一）新课的引入：

举例:“曹冲称象”的故事. 问题1:我们现在从物理的角度思考“曹冲称象”蕴涵什么物理方法? 分析总结:石头对船的压力与大象对船的压力产生相同的效果.F1

F2

F 从而称出大象的重力. 蕴涵等效替代的方法. 演示实验1：用一根绳子挂灯笼和用两根绳子挂灯笼（用于提出问题）

问题:两种挂法对灯笼的作用效果一样吗？

学生：效果是一样的。

（二）

新课教学

合力和分力的概念。―――效果相同来定义

如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力的合力叫做力的合成. 共点力:如果几个力同时作用在物体上的同一点或者它们的作用线相交于一点,则这几个力叫做共点力. 可以视为共点力的情况通常有以下几种：(1)几个力实际作用于同一点上(即几个力的作用点相重合)；(2)作用在同一物体上的几个力，虽然作用点并不重合，但是这几个力的作用线正向或反向延长后能够相交于一点. 举例:挂在墙上的画受到的力为共点力.

1

2 FF

O O F

FFF

2

过渡:在初中已学过的同一直线上二力的合成(复习)，但是很多情况下,各个作用力并不都在一条直线上.那么,如何得出不在一直线上的几个共点力的合力呢? 这节课我们就来研究互成角度的两个共点力的合成．

（三）探究合力和分力的关系：

1．猜想――可能的关系 (引导学生猜想) 学生猜想合力和分力大小的可能关系.如：

A.

如两绳拉力大小之和一定等于合力

B.

两绳拉力大小之差一定等于合力

C.

两绳拉力大小之和一定大于合力

D.

两绳拉力大小一定都小于合力的大小

E.

两绳拉力大小之差一定小于合力的大小

F.

两绳拉力大小一定都小于合力的大小

G.

……

2、交流设计的实验方案：

问题：如何利用所给实验设备找出合力和分力的关系呢？

实验器材介绍：方木板、白纸、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计2把、带有量角器的三角板1副、铅笔

讨论设计实验方案

方法引导：

1．可以研究哪一个物体的受力? 启发学生回答：可以研究橡皮筋的受力,用力拉橡皮筋使其发生形变. 2.注意怎样确定是合力与分力的关系？ 演示实验: 用一个力F将橡皮筋拉到一个位置P,换用两个力F1、F2拉同一条橡皮筋到同一个位置P点.前后两种拉法作用效果一样,----它们之间的关系就是合力和分力的关系. 3．实验中要测量什么物理量？怎样测量并表示力的大小和方向? 启发学生回答：用弹簧测力计测量力的大小，力的方向沿细绳方向．

4．从数据中如何寻找合力和分力的关系？

启发学生回答：为了弄清楚两个力的合力与分力的大小、方向的关系，我们可以用力的图示法形象地将分力和合力的大小、方向表示出来．

O O

P P

F1 F2

F

2

3 实验步骤: （1）在桌子上平放一块方木板,在木板上铺一张白纸,用图钉固定白纸和橡皮筋的一端,并拴两绳套. （2）用一把弹簧测力计拉橡皮筋到P点，记下P点位置和弹簧测力计读数F和方向。

（3）用两把弹簧测力计互成角度地同时拉同一根橡皮筋到P点，记下此时两弹簧测力计的读数F1、F2和两弹簧测力计的方向. （4）作力的图示，寻找合力F和分力F1、F2大小和方向间的关系。

实验注意点: （1）弹簧秤的使用时要先调零,拉力方向沿轴线方向,注意正确的读数方法．

（2）拉动橡皮筋时，要使两只弹簧测力计与木板平面平行．

（3）前后两次实验橡皮筋拉伸时的结点位置P点应该相同．

3、实施实验：（教师在下面指导、解决学生实验中存在的问题）

学生进行实验

4、汇报实验研究成果：

抽取学生的实验结果,用实物投影仪展示. 比较分力的大小合力的大小,可得互成角度的两个力的合成，不能简单地利用代数方法相加减．

教师:同学们仔细看看，0、A、C、B的位置关系有什么特点? (停顿20秒，引导同学猜出) O、A、C、B好像是一个平行四边形的四个顶点，OC好像是这个平行四边形的对角线．

教师：我们以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，看平行四边形的对角线与OC是否重合．同学作图, 比较发现对角线与合力很接近．

教师：前人经过很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向，跟合力的大小、方向一致，说明对角线就表示F1、F2的合力．

总结：可见求互成角度的两个力的合力，不是简单地将两个力相加减，而是(可以)用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向．这就是平行四边形定则。

5、总结：

F1

F (1)合力F和分力F1、F2大小和方向间的关系是它们之间构成平行四边形定则，合力F是对角线，分力F1、F2是平行四边形的两条邻边F2

O 如右图. (2)对平行四边形定则的认识，是通过实验归纳法来完成的．

实验归纳法的步骤是：提出问题---设计实验、进行实验、获取数据、进行数据分析---多次实验、归纳、总结---得出结论．

提问：有没有同学实验结果是对角线与合力相距比较远? 有这种情况很正常，因为实验过程中产生误差的因素很多, 不要着急，课下我们一起来看看问题出在哪里．

(四)巩固和提高： 合力大小的范围：运用力的合成演示器，让两个力F1和F2之间的夹角θ由0°→180°变化，可以得到

3

4 （1）合力F随θ的增大而减小. （2）当θ=0°时，F有最大值Fmax=F1+F2，当θ=180°时，F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来的任意一个分力. O 一般地 | F1-F2 | ≤ F ≤ F1+F2

(五)课堂练习

A 60600 B 电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上(如图)．如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=600，每条钢丝绳的拉力都是3O0N，求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力．

O

解析: (1)力的图示法：自O点引两根有向线段OA和OB，相互间夹角a为600，设每单位长为100 N，则OA和OB的长度都是3个单位长度．作出平行四边形OACB，其对角线OC就代表两个拉力F1、F2的合力F．量得OC长为5.2个单位长度,所以合力的大小

F=5.2×100N=520 N．

F2

用量角器量得∠AOC=∠BOC=300．所以合力方向竖直向下．

（六）作业：P14

练习四1、2、3、4

思考题：

如图如何求出三个分力F1、F2、F3的合力？

F 让学生思考后讲出方法，并说明所用的理论依据。

（七）板书设计：

F1 F1 F12 一、概念：

O

F合力和分力 O

F2 2 力的合成

F

共点力

F3 F3 二、合力和分力的大小、方向的关系：

平行四边形定则

六、教学反思：

班级学生情况总体一般，有部分学生基础较薄弱。本节课作为高一第一章《力的合成》第一课时，研究的是力的等效关系，依据等效思想从实验中归纳总结出力的平行四边形定则。“等效替代”的方法，不仅是物理解题中常用的重要方法，也是一种重要的研究方法，它能使一些繁难问题的处理得以简化，能使一些难以直接研究的问题得以解决。平行四边形定则不仅是力的合成必须遵循的定则，也是所有矢量合成的普遍定则，是重点、难点。学好本节内容，为学生以后学习速度、位移、加速度等矢量及运算，奠定良好的基础，起到非常重要的作用。使学生在参与和体验的学习过程中感受等效等思想方法，通过对简单实际问题的研究，知道力的合成在实际中的应用，激发求知欲和研究身边事物的兴趣。

上课一开始创设一个问题情境：讲述“曹冲称象”的故事，使学生会产生强烈的求知欲。这节课容量比较大，一开始讲解的概念有点匆忙。在实验探究过程花了大概15分钟的时间，对一些基础较薄弱的学生这些时间还不够。接下去的简单问题，特别是第二个问题：垂直两

4 F1

5 力的合力的解决还需增加点时间。通过这些训练与应用深化学生对力的合成的理解，最后解释课刚开始创设的问题情境，首尾呼应，让学生感到学有所得。最后小结、布置思考题和回家作业。总体来说，还需对课堂加以精简。

通过学生自主探究和亲身感受，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，培养了学生的合作意识、团队协作精神和实事求是的科学态度。在今后的教学过程中需要不断改进，提高课堂教学效率。

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