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視頻標簽：力的合成
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版必修1第三章4力的合成-廣東省 - 汕頭
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力的合成
一、教材分析
【教材依據】 本節課選自人教版高中物理《物理》（必修一）第三章第四節第1課時 （第61-64頁） 【教學時間】 45分鐘
【教材分析】 本章是高中力學基礎。等效思想，平行四邊形定則既是這一章的重點，又是難點。矢量的運算法則，是矢量概念的核心內容，又是學習物理學的基礎，同時，平行四邊形的驗證過程，對培養學生嚴謹的科學態度和科學思維方法也有很重要的作用。
教材是通過演示實驗說明合力與分力的等效代替性質，比較直觀，容易接受。而演示生活中常見的幾種現象（提水、天花板吊燈等等），可以使學生對“等效代替”思想有更深入的體驗。
教材中對于“力的平行四邊形定則”的得出讓學生自己動手設計出實驗方案，以探究教學方法來引導學生去尋找共點力與其合力的關系，最終發現結論。通過分小組探究、互相交流的形式進行教學，學生在探究過程中不僅掌握知識，而且培養能力，領悟科學研究的魅力和精髓之所在。 二、學情分析
對力的概念，初中教科書中只給出力的作用效果，沒有給出力的定義，更沒有給出矢量的概念，平行四邊形定則是學生第一次接觸，對于初上高中的學生來說，是一個大的飛躍，習慣于代數運算的學生，在接受矢量運算時有一定的困難，根據學生的實際水平和探究任務的難度采用不同的教學模式，根據問題情景式探究任務運用適當的思維方法。教學中要注意規范性，但不必操之過急，本節課的教學選用探究與驗證相結合的模式，從學生已有的認知水平出發，注意把握教學的難度與深度。 三、教學設計
課題
力的合成
課型
新授課
教學方法及教學思路
教學方法
以“科學探究”為主，結合問題引導法、討論法、分析歸納法輔助學生知識的掌握。 教學思路
在以往的教學中，課堂教學實施往往過于注重知識傳授傾向，學生被動地接受，很
難從多方面培養學生的綜合素質。為了體現新課程所倡導的嶄新的教學理念“以人為本”，在教法上，采取以學生為主體，以問題為中心，以教師為引導，以小組的合作為主要方式，讓學生進行簡單的實驗設計，親身體驗科學實驗探究的過程。
通過這種探究性的教學，培養學生共同協作、相互交流的良好品質；使學生養成善于觀察現象、大膽提出問題、敢于猜想和假設的科學修養；提高學生制定計劃、進行簡單的實驗設計和手腦并用的實踐能力；使學生體會實驗在科學探究中的重要性，增強學生的探索意識。
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教學目標
知識與技能
1、掌握力的平行四邊形定則，知道它是力的合成的基本規律。
2、初步運用力的平行四邊形定則求解共點力的合力；能從力的作用效果理解力的合成、合力與分力的概念。
3、會用作圖法求解兩個共點力的合力；并能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍，會用直角三角形知識求合力。 過程與方法
1、能夠通過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則； 2、培養學生動手操作能力、物理思維能力和科學態度、觀察能力、分析能力、協作能力、創新思維能力、表達能力。
3、培養學生設計實驗、觀察實驗現象、探索規律、歸納總結的研究問題的方法的能力。 情感、態度與價值觀
1、培養學生的物理思維能力和科學研究的態度。
2、培養學生熱愛生活、事實求是的科學態度，激發學生探索與創新的意識。 3、培養學生合作、交流、互助的精神。
教學重點
滲透“等效替代”的物理思想，促使力的平行四邊形定則的發現與深刻的理解。
教學難點
①實驗的設計；②平行四邊形關系的發現；③從“代數和”思維到“矢量和”思維的跨越；④對合力與分力間的“等效替代”關系的真正理解與靈活運用。
教學準備 演示用器材：鉤碼1只（系上細繩套兩根），演示彈簧秤2只，粗大的橡皮條（可用許多小橡皮條組合而成）1根，教學用圓規1只、尺子1根
學生用器材：按小組：①木板1塊；②白紙1張；③圖釘5枚；④橡皮條1根；⑤細繩2根（兩端做好套）；⑥彈簧秤2個；⑦鉛筆1只；⑧量角器1只；三角尺1-2只；圓規1只。
四、教學流程圖
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五、教學過程
教學 環節
教師活動 學生活動 設計意圖
新 課 導 入
前面，我們已學習了物體間相互作用的各種表現，如重力、彈力、摩擦力，也知道了如何對物體進行受力分析。那么，當物體的受力情況比較復雜時，是否存在簡化問題的科學方法和途徑？現在就來探究這個問題。 圖中是兩個小孩一起提著一個水桶。
提出問題：他們對水桶施加了幾個力？„„能用一個力來等效替代它嗎？„„怎樣替代？ 讓一個大人提著水桶。
等效思維方法，是科學研究的一種重要方法。例如剛才的問題，就是讓一個力的單獨作用來等效替代幾個力的共同作用。
分析回答：受力F1
和F2。
創設情境
引導啟發
引出“等效替代”的思想，是發現力的合成法則的前提，是
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追問：剛才這一個力真的“等效替代”了原來兩個力的作用了嗎？有什么依據？
例：
讓學生自己分析：受到幾個力？可否等效替代？那些是分力？哪個是合力？
學生回答：讓一位大同學去提。 分析回答：力F1和F2共同產生的效果與力F產生的效果相同，即均提
起了水桶。
結合初中學習的知識歸納總結
⑴、當F1、F2同向時，合力的大小等于兩分力的大小之和，F＝F1＋F2，合力的方向跟兩個力的方向相同；
⑵、當F1、F2反向時，合力的大小等于兩分力的大小之差，F＝｜F1－F2｜，合力的方向跟兩個力中較大的那個力的方向相同。
至關重要的環節。如果這一環節做得不到位，即使“完成”了后面的教學，學生對為什么要進行力的合成、為什么可以進行力的合成、怎樣進行力的合成等等問題的理解都是模糊的。所以，“等效”思想需反復強調，以使之深入人心。
歸納總結
習舊引新
新課內容
合力與分力的關系
一、合力、分力與力的合成的概念
如果一個力作用在物體上產生的效果跟幾個力共同作用在物體上產生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，而那幾個力就叫做這個力的分力。 求幾個力的合力的過程或求合力的方法，叫做力的合成。
同一條直線上的兩個力的合成規律是怎樣的？
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平行四邊形定則及應用
二、對力的合成法則的探究 （一）提出問題
【設置陷阱】：如果兩個同學施加在水桶上的力都是200N，那么一個人需要施加多大的力才能等效替代？
【質疑】：你怎么知道？有科學依據嗎？„„憑直覺得出結論，像亞里士多德了吧？„„若是伽利略會怎么做！
【演示1】：用兩只演示用彈簧秤(“這是兩個同學的手”)，通過兩個細繩差不多豎直地提起一個鉤碼(“這是水
桶”)，讓學生讀數，再用一個彈簧秤提起鉤碼，讓學生讀數，結果基本驗證了“合力等于分力大小之和”。 提問：兩個同學在提水時手臂是這樣豎直的嗎？ 【演示2】：讓兩個提鉤碼的彈簧秤有一定的夾角„„ 發現：合力大小不等于分力大小之和，而且隨著兩個分力的夾角增大，兩個分力的大小之和與合力大小的差距越來越大！——這是為什么？
在黑板上從同一點出發大致畫出兩個分力及一個合力的方向
【點評】：對于標量：例如兩個物體，質量都是20kg，求總質量只要相加就行，等于40kg；但對于矢量：它們除了有大小之外，還有方向：例如兩個力，當它們的方向互成某一角度時，求合力就沒那么簡單了！！
【過渡引導】：今天任務完成了嗎？„„伽利略反駁了亞里士多德“重物比輕物下落快”的觀點后，還想到了什么？還做了哪些？我們剛才反駁了“合力等于分力之和”的觀點后，你還想到什么？還想做些什么？ 【鼓勵】：提得很好！力是矢量，我們能否同時考慮合力與分力的大小以及方向間的關系？今天我們就來直接體驗一下科學探索的過程：先從最簡單的兩個力的合力與分力的關系開始研究。 （二）探究過程(分小組進行)
1、提出問題：互成角度的兩個力的合力跟分力的關系是怎樣的？
2、猜想與假設：同學們猜測一下合力和分力之間可能
一般回答：400N； 可能回答：小于400N
學生回答：做實驗
不是
學生觀察分析 學生回答
學生：很想知道合力跟分力之間到底有什么關系。
分組討論：„„ 學生匯報：方案一，方案二，方案三„„
實驗參考方案設計
[實驗目的]研究共
在“伽利略對自
由落體運動的研究”一節中曾介紹了伽利略的科學研究方
法，在課堂教學中，只要有機會，就應當進一步滲透這些研究方法，以培養學生嚴謹的科學態度，養成良好的思維習慣，提高實踐能力與科學素養。
這個問題的提出可以強化學生對矢量與標量有本質區別的認識，還可以產生“懸念”，學生急于想知
道：兩力的合成究竟應怎樣進行？有了懸疑，就會激發學生的求知欲，就會產生探求真知的強大動力。這一“懸念”的創設在學生的大腦里立即產生了撞擊，思維被迅速地激活，學生的求知欲望
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存在什么樣的大小關系？„„ 3、制定計劃與設計實驗：
對學生的積極性給予鼓勵，對各方案中的不成熟方面給予說明，對學生的創新思維給予充分的肯定„„
【引導學生逐漸逼近可行性實驗的參考思路】 ①剛才我們隨意地畫了個合力與分力的草圖，稱不上力的示意圖，更談不上力的圖示，可是，要想得到有說服力的結論，應該怎樣做？ ②在哪里畫？
③怎樣做實驗才能直接讀取分力及合力大小的數據并且直接把這些力如實地畫到白紙上去？（將“水
桶”、彈簧秤等都處于一個豎直面上？學生可能提出各種方案，教師一一作出評價，例如將掛“水桶”的繩子繞過定滑輪后沿水平方向，然后分別用一只彈簧秤和兩只互成角度的彈簧秤拉住„„）
④在沒有定滑輪的情況下還有什么辦法嗎？提醒按現有器材如何設計實驗，強調根據現有器材進行設計會體現一種實際工作能力，至于現有條件不足的情況下，若能利用其它器材進行替代來進行實驗，則更能考
驗一個人的解決實際問題的靈活性與能力了。（“水桶”可以用橡皮條替代„„）
4、進行實驗并收集數據：
可在學生畫出各力的圖示后告一段落。
5、分析數據、進一步猜想、得出結論：
若有困難則進行引導或暗示：力是矢量，我們進行的是矢量的合成，我們曾學過哪些矢量的合成？„„我們學過哪些矢量？„„
點力F1、F2與其合力的關系。 [實驗原理] 根據共點力與其合力產生的作用效果相同。
[實驗器材]圖板、圖釘、白紙、橡皮
筋、彈簧測力計(2 個) 、三角板。 [實驗步驟] 在同一個圖中畫兩個分力及合力的準確圖示 白紙上
認識實驗器材
歸納實驗步驟
了解注意事項
油然而生。 引發思考 啟發思路
若猜想不出可能的關系，也可先進行探索，科學研究過程不一定按死板的模式進行。
盡量先讓學生提出，真有困難時，可引導學生逐漸逼近可行的實驗方案 通過方案的設計，提高學生研究問題的積極性，并使學生體會科學探究的基本思路和方法，提高學生自主設計、制定方案的能力。通過方案的匯報交流，使學生體會到集體智慧的
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分組活動：各自畫圖進行驗證„„（要求三力畫實線、輔助線畫虛線）
綜合分析：①讓某一大組部分小組匯報自己的探究結果，對比在夾角接近的情況下結果有什么相似之處和區別，分析存在的一些問題。②再讓其他組各派一兩個小組匯報，對比在夾角較大的情況下結果有什么相似之處和區別，分析存在的一些問題。 (三)歸納得出結論
力的合成法則——平行四邊形定則
用表示兩個共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，這就叫做力的平行四邊形定則。
三、力的合成法則的應用 1、適用條件
是否任何情況下，物體所受各力都可合成？ 2、動態分析
【過渡】哪種方式最省力？
當兩個分力的大小一定，而夾角變大或變小時，合力大小會怎樣變化？其變化范圍是怎樣的？
得出結論：⑴夾角越小，合力越大，當夾角為0°時，合力有最大值Fmax＝F1＋F2；
⑵夾角越大，合力越小，當夾角為180°時，合力有最小值Fmin＝｜F1－F2｜ 即｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2
①制訂具體的操作方案
②用鉛筆記錄和畫圖。
分小組分析處理，嘗試根據白紙上
所畫的兩個分力與合力的圖示進行探究：合力與兩個分力間有什么幾何關系？ ③為了分析合成情況隨夾角大小的變化，按夾角不同,用flash演示合理的變化。 學生通過閱讀教材P67有關內容，了解了共點力概念，知道力的合成法則適用于共點力問題
力量，體會合作學習的樂趣。
發揮教師指導作用。培養學生的實驗設計能
力。 實際操作 學生動手 教師指導 培養學生應用知識解決問題的能力。培養學生共同協作、相互交流的品質和動手操作能力。
通過暗示的手段，使學生發現規律，既能發揮教師的引導作用，又能充分發揮學生的主動
思維，在課堂時
間有限的情況
下可以大大提高課堂效率。 歸納討論
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3、例題：
力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上。要求：
⑴先用作圖法求這兩個力的合力F的大小和方向。 ⑵能否用計算法求合力F的大小和方向？
【歸納】：求合力的方法有作圖法、計算法。在一些角度特殊的問題中計算法較方便。
【提醒】：要注意到力是矢量，求大小的同時，還要寫出方向，如何表達方向？(一般可用合力與某分力的夾角來表示)
4、多力合成問題——規律的拓展應用： 提問：怎樣求三個力的合力？多個力呢？
提問：這依據什么？
學生對比各組夾角大小不同情況下合力大小與分力大小的關系 練習
學生：先求某兩
個的合力，再„„
學生：因為兩個力的合力可以等效替代那兩個力，所以三個力等效成兩個力，接著，再將這兩個力等效成一個力，這就是原先三個力的合力。三個以上的共點力的合成也是相同的道理„„
思考
總結分析 學習新知 理解識記
體會分析依據 理解等效原理
思考討論 鞏固新知
通過多力合成問題的分析，再一次強化力的合成中涉及的“等效替代”思想，這樣既可以加深對力的合成規律的理解，也有利于學生對物理學的重要研究方法——等效思維方法的領悟
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