對(duì)于共點(diǎn)力的,重點(diǎn)在于利用演示實(shí)驗(yàn)和生活實(shí)例,形象地對(duì)比共點(diǎn)力和非共點(diǎn)力,在此基礎(chǔ)上建立共點(diǎn)力的圖景.
本節(jié)是學(xué)生未接觸過(guò)的全新內(nèi)容.等效觀點(diǎn)、力的合成等內(nèi)容,學(xué)生都感到別扭.如果力的合成的平行四邊形定則掌握不好,后續(xù)課程中的合成、電場(chǎng)磁場(chǎng)的疊加就不能得心應(yīng)手.因此這節(jié)課在物理學(xué)中的地位和作用至關(guān)重要.
教學(xué)重點(diǎn)
1.運(yùn)用平行四邊形定則求合力.
2.合力與分力的關(guān)系.
教學(xué)難點(diǎn)
運(yùn)用等效替代思想理解合力概念是難點(diǎn).
課時(shí)安排
1課時(shí)
三維目標(biāo)
知識(shí)與技能
1.理解合力、分力、力的合成、共點(diǎn)力的概念.
2.理解力的合成本質(zhì)上是從作用效果相等的角度進(jìn)行力的相互替代.
3.會(huì)用力的合成的平行四邊形定則進(jìn)行力的合成.
過(guò)程與方法
1.培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰,理解?wèn)題的能力,應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力;
2.進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育,了解研究自然規(guī)律的科學(xué)方法,培養(yǎng)探求知識(shí)的能力;
3.樹(shù)立等效觀點(diǎn),形成等效思想,這是非常重 要的處理問(wèn)題的思想.
情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.培養(yǎng)學(xué)生善于交流的合作精神,在交流合作中發(fā)展能力,并形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)方法.
2.通過(guò)力的等效替代,使學(xué)生領(lǐng)略跨學(xué)科知識(shí)結(jié)合的奇妙,同時(shí)領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究中嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實(shí)的精神和態(tài)度.
3.讓學(xué)生積極參與課堂活動(dòng),設(shè)疑、解疑、探求規(guī)律,使學(xué)生始終處于積極探求知識(shí)的過(guò)程中,達(dá)到最佳的學(xué)習(xí)心理狀態(tài).
課前準(zhǔn)備
1.多媒體課件.
2.實(shí)驗(yàn)器材:木板、白紙、圖釘(若干)、橡皮筋、細(xì)繩套(兩根)、彈簧秤(兩只)、三角板、鉛筆.
教學(xué)過(guò)程
導(dǎo)入新課
故事導(dǎo)入
據(jù)報(bào)道,因近日雨水較多路面太滑,一輛拖拉機(jī)在某地不慎落入路邊的一條水溝,司機(jī)閆師傅被壓在拖拉機(jī)后輪下面的水里,當(dāng)場(chǎng)昏迷,幸虧附近十幾個(gè)村民合力抬起車輪把閆師傅救出來(lái)抬到岸上才使閆師傅及時(shí)脫險(xiǎn).
除了十幾個(gè)村民抬起拖拉機(jī)外,我們還可以用吊車吊起拖拉機(jī)來(lái)達(dá)到同樣的目的.在這個(gè)例子中吊車的作用效果與十幾個(gè)村民的作用效果是相同的.
實(shí)驗(yàn)導(dǎo)入
兩個(gè)女同學(xué)把一桶水抬到講桌上,然后再讓一個(gè)男同學(xué)自己把水提到講桌上.
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)女同學(xué)對(duì)水桶的作用效果和一個(gè)男同學(xué)的作用效果相同.
推進(jìn)新課
一、力的合成
一個(gè)力與幾個(gè)力產(chǎn)生了同樣的效果,可以用這一個(gè)力代替那幾個(gè)力,這一個(gè)力是那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力是這一個(gè)力的分力.
當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí),我們常?梢郧蟪鲞@樣一個(gè)力,這個(gè)力的作用效果跟原來(lái)幾個(gè)力的作用效果相同,這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力.求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成.下面我們來(lái)探究一下求幾個(gè)力的合力的方法.
演示1:兩個(gè)彈簧秤互成角度地懸掛一個(gè)鉤碼,拉力分別為F1和F2;再用一個(gè)彈簧秤懸掛同一個(gè)鉤碼,拉力為F.
分析:F1和F2共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是相同的,即均使鉤碼處于靜止?fàn)顟B(tài).由于力F產(chǎn)生的效果與力F1和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F就叫做力F1和F2的合力.這種等效代替的方法是物理學(xué)中常用的方法.
問(wèn)題:互成角度的兩個(gè)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(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題.
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):一根橡皮條,使其伸長(zhǎng)一定的長(zhǎng)度,可以用一個(gè)力F作用,也可以用2個(gè)力F1和F2同時(shí)作用.如能想辦法確定F1和F2以及F的大小和方向,就可知F與F1和F2間的關(guān)系.
演示2:將如圖3-4-1所示實(shí)驗(yàn)裝置安裝在貼有白紙的豎直平板上.
橡皮條GE在兩個(gè)力的共同作用下,沿直線GC伸長(zhǎng)了EO這樣的長(zhǎng)度,若撤去F1和F2用一個(gè)力F作用在橡皮條上,使橡皮條沿著相同的直線伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度,則力F對(duì)橡皮條產(chǎn)生的效果跟力F1和F2共同作用產(chǎn)生的效果相同,力F等于F1和F2的合力,在力F1和F2的方向上各作線段OA和OB,根據(jù)選定的標(biāo)度,使它們的長(zhǎng)度分別表示力F1和F2的大小,再沿 力F的方向作線段OC,根據(jù)選定的標(biāo)度,使OC的長(zhǎng)度表示F的大小.
圖3-4-1
學(xué)生實(shí)驗(yàn):將白紙釘在方木板上,用圖釘固定一橡皮筋,用兩只彈簧秤同時(shí)用力互成角度地沿規(guī)定方向拉橡皮筋,使橡皮筋的另一端伸長(zhǎng)到O點(diǎn),記下此時(shí)兩彈簧秤的示數(shù),這就是分力的大小,再用一只彈簧秤通過(guò)細(xì)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(xì)繩的方向就是合力的方向.用力的圖示作出這3個(gè)力觀察找出3個(gè)力之間的關(guān)系
演示3:以O(shè)A、OB為鄰邊作平行四邊形OACB,畫(huà)平行四邊形的對(duì)角線,發(fā)現(xiàn)對(duì)角線與合力很接近.
問(wèn)題:由此看來(lái),求互成角度的兩個(gè)力的合力,不是簡(jiǎn)單地將兩個(gè)力相加減.那么互成角度的兩個(gè)力F1和F2的合力的大小和方向是不是可以用以F1和F2的有向線段為鄰邊所作的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示呢?下面請(qǐng)同學(xué)根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證.
圖3-4-2
結(jié)論:總結(jié)平行四邊形定則:求互成角度的兩個(gè)力的合力,可以用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)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3-4-2.
問(wèn)題:合力F與F1和F2的夾角有什么關(guān)系?
如果兩個(gè)分力的大小分別為F1、F2,兩個(gè)分力之間的夾角為θ,當(dāng)θ=0°時(shí),它們的合力等于多少?當(dāng)θ=180°時(shí),它們的合力又等于多少?
平行四邊形定則的具體應(yīng)用方法有兩種:
1.圖解法
(1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成:從力的作用點(diǎn)作兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示,然后以F1、F2為邊作平行四邊形,對(duì)角線的長(zhǎng)度即為合力的大小,對(duì)角線的方向即為合力的方向.
用直尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,依據(jù)力的 標(biāo)度折算出合力的大小,用量角器量出合力與其中一個(gè)力之間的夾角θ.
如圖3-4-3所示.
圖3-4-3
圖3-4-3中F1=50 N,F(xiàn)2=40 N,合力F=80 N.
(2)兩個(gè)以上力的合成:先求出任意兩個(gè)力的合力,再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力 的合力,直到所有的力都合成進(jìn)去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力.
2.計(jì)算法
先依據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出力的平行四邊形,然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式(如余弦定理)算出對(duì)角線所表示的合力的大小和方向.
圖3-4-4
當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí),如圖3-4-4有:
F=
tanθ=F2/F1.
例1教材例題
例2如圖3-4-5所示,一個(gè)木塊放在水平桌面上,在水平方向共受到三個(gè)力即F1、F2和靜摩擦力作用,而且三個(gè)力的合力為零,其中F1=10 N,F(xiàn)2=2 N.若撤去力F1,則木塊在水平方向受到的合力為多少?
圖3-4-5
解析:F1和F2的合力F12=F1-F2=8 N,方向向右,又因物體受三力作用且合力為零,故靜摩擦力f=8 N,方向向左.
若撤去力F1,則木塊受F2作用而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì),此時(shí)物體受到的靜摩擦力為2 N,方向向右,木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài),木塊在水平方向受到的合力為零.
答案:0
合力大小的范圍:
運(yùn)用合力與分力關(guān)系模擬演示器,讓兩個(gè)力F1和F2之間的夾角θ由0°→180°變化,可以得到:
(1)合力F隨θ的增大而減小.
(2)當(dāng)θ=0°時(shí),F(xiàn)有最大值Fmax=F1+F2,當(dāng)θ=180°時(shí),F(xiàn)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來(lái)的任意一個(gè)分力.
一般地F1-F2≤F≤F1+F2
問(wèn)題:如何求多個(gè)力的合力?
引導(dǎo)學(xué)生分析:任何兩個(gè)共點(diǎn)力均可以用平行四邊形定則求出其合力,因此對(duì)多個(gè)共點(diǎn)力的合成,我們可以先求出任意兩個(gè)力的合力,再求這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力,直到把所有的力都合成進(jìn)去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力.
3.矢量和標(biāo)量
問(wèn)題:我們學(xué)過(guò)許多物理量,如:長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間 、能量、溫度、力、速度等.這些物理量有什么異同?
引導(dǎo)學(xué)生分析:力、速度是既有大小又有方向的物理量,而質(zhì)量、時(shí)間、能量、長(zhǎng)度等物理量只有大小,沒(méi)有方向,前者叫矢量,后者叫標(biāo)量,矢量的合成遵守平行四邊形定則.
二、共點(diǎn)力
學(xué)生自學(xué)課本上有關(guān)共點(diǎn)力的知識(shí),教師提示學(xué)生在閱讀的時(shí)候注意這樣幾個(gè)問(wèn)題:
1.什么樣的力是共點(diǎn)力?
2.你認(rèn)為掌握共點(diǎn)力概念時(shí)應(yīng)該注意什么問(wèn)題?
3.力的合成的平行四邊形定則有沒(méi)有適用條件,如果有,適用條件是什么?
注:這一部分知識(shí)相對(duì)簡(jiǎn)單,可以通過(guò)學(xué)生自學(xué),鍛煉學(xué)生的閱讀能力和自學(xué)能力.
參考答案:
1.如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多個(gè)力的作用,有些情況下這些力共同作用在同一個(gè)點(diǎn)上,或者雖然不是作用于同一個(gè)點(diǎn)上,但是他們的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn),這樣的一組力叫做共點(diǎn)力.
2.掌握共點(diǎn)力時(shí),不僅要看這幾個(gè)力是不是作用于一個(gè)點(diǎn),還要看它們的延長(zhǎng)線是不是交于一個(gè)點(diǎn).
3.力的合成的平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力作用的情況.
課堂訓(xùn)練
1.甲、乙兩個(gè)小孩共同推著一輛小車在水平地面上以0.5 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng),丙小孩單獨(dú)使同一輛小車在同一水平面運(yùn)動(dòng),下列情況中丙對(duì)車的作用力與甲、乙對(duì)車的合作用力相同的是( )
A.丙推著小車以0.5 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)
B.丙拉著小車以0.5 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)
C.丙 推著小車以0.5 m/s的 速度向左勻速運(yùn)動(dòng)
D.丙推著小車由靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)的瞬間
2.關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F1、F2與其合力F的關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.F的大小隨F1、F2間夾角的增大而增大 B.F大小一定大于F1、F2中最大者
C.F大小隨F1、F2間夾角的增大而減小 D.F大小不能小于F1、F2中最小者
3.大小分別為30 ?N和25 N?的兩個(gè)力,同時(shí)作用在一個(gè)物體上,兩個(gè)力的合力F的大小一定為( )
A.F=55 N B.F≤5 N C.F≥55 N D.5 N≤F≤55 N
4.如圖3-4-6為兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F跟它的兩個(gè)分力之間的夾角θ的關(guān)系圖象,則這兩個(gè)分力大小分別是( )
圖3-4-6
A.1 N和4 N B.2 N和3 N C.1 N和5 N D.2 N和4 N
答案:1.AB 2.C 3.D 4.合力為零 5.B
課堂小結(jié)
1.互成角度的二力合成,不是簡(jiǎn)單地利用代數(shù)方法相加減,而是遵守平行四邊形定則,即合力的大小不僅取決于兩個(gè)分力的大小,而且取決于兩個(gè)分力的夾角.
2.對(duì)平行四邊形定則的認(rèn)識(shí),是通過(guò)實(shí)驗(yàn)歸納來(lái)完成的,實(shí)驗(yàn)歸納的步驟是:提出問(wèn)?題→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)→數(shù)據(jù)分析→多次實(shí)驗(yàn)→歸納總結(jié)→得出結(jié)論.
布置作業(yè)
1.教材第64頁(yè)“問(wèn)題與練習(xí)”3、4.
2.課下同學(xué)們自己觀察一下生活中有哪些類似的情況,可以用一個(gè)力代替多個(gè)力來(lái)達(dá)到同樣的效果,想一下,為什么有時(shí)人們不用一個(gè)力去做而要用多個(gè)力來(lái)做呢?
板書(shū)設(shè)計(jì)
4 力的合成
1.合力:一個(gè)力與幾個(gè)力產(chǎn)生了同樣的效果,可以用這一個(gè)力代替那幾個(gè)力,這一個(gè)力
是那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力是這一個(gè)力的分力.
2.力的合成:求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成.
(1)平行四邊形定則:求互成角度的兩個(gè)力的合力,可以用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰
邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向,這就是平行四邊
形定則.
(2)合力F與F1及F2的夾角的關(guān)系:
①合力F隨θ的增大而減小.
②當(dāng)θ=0°時(shí),F(xiàn)有最大值Fmax=F1+F2,當(dāng)θ=180°時(shí),F(xiàn)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來(lái)的任意一個(gè)分力.
一般地F1-F2≤F≤F1+F2.
(3)多個(gè)力的合成:先求出任意 兩個(gè)力的合力,再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力,直
到所有的力都合成進(jìn)去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力.
3.矢量和標(biāo)量
4.共點(diǎn)力
活動(dòng)與探究
1.課題:如何最省力
活動(dòng)內(nèi)容:剛才我們用兩個(gè)女同學(xué)把一桶水提到了講桌上,下面我們來(lái)重做一下感覺(jué)怎樣才最省力.
結(jié)論:二力方向基本平行時(shí)最省力.
2.課題:誰(shuí)的力量大
活動(dòng)內(nèi)容:讓兩個(gè)男同學(xué)用最大力氣拉直一根繩子,在繩子中間系一根繩子讓一位女同學(xué)輕拉,為什么女同學(xué)很輕松就把繩子拉彎?
提示:利用合力的大小與分力夾角之間的關(guān)系來(lái)解釋.
通過(guò)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生畫(huà)圖解決問(wèn)題.
習(xí)題詳解
1.解答:兩個(gè)力的夾角為0°時(shí),它們的合力最大,為12 N;當(dāng)兩個(gè)力的夾角為180°時(shí),它們的合力最小,為8 N;當(dāng)兩個(gè)力的夾角由0°逐漸增大到180°時(shí),它們的合力逐漸減小,即合力的大小在12 N和8 N之間;由此可見(jiàn),兩個(gè)力的合力可以等于10 N,不能等于5 N和15 N.
2.解答:當(dāng)兩個(gè)力的合力為零時(shí),由于一個(gè)力向東,大小為6 N,則另一個(gè)力的方向必向西,大小也為6 N.將方向向東的、大小為6 N的力改為向南時(shí),二力相互垂直 ,如圖3-4-7所示,它們的合力的大小為62 N,方向?yàn)槲髌?5°.
圖3-4-7 圖3-4-8
3.解答:如圖348所示,選用1 cm長(zhǎng)的線段表示30 N的力,作出力的平行四邊形,量得表示合力F的對(duì)角線長(zhǎng)6.8 cm,則合力的大小F=30× N=204 N.量得F與F1的夾角為17°.當(dāng)兩個(gè)力的夾角為150°時(shí),解答方法相同.
本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/gaoer/55281.html
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