高中物理必修1怎樣求合力教學設計
高中物理必修1怎樣求合力教學設計
《怎樣求合力》是高中物理必修一的內(nèi)容，下面是學習啦小編給大家?guī)淼母咧形锢肀匦?怎樣求合力教學設計，希望對你有幫助。
高中物理怎樣求合力教學設計
一、教學目標
1.利用實驗歸納法，得出互成角度的兩個力的合成遵循平行四邊形定則，并能初步運用平行四邊形定則求合力。
2.培養(yǎng)動手操作能力、物理思維能力和科學態(tài)度。
二、重點與難點分析
通過探索性實驗，歸納出互成角度的兩個力的合成遵循平行四邊形定則。
三、教學器材
教師用器材：平行四邊形定則實驗器、鉤碼(12個)、細線若干、彈簧秤(3只)、橡皮筋(3條)、方木板(1塊)、平行四邊形定則演示器(2個)、三角板(2個)。
學生用器材30套，每套包括：方木板(1塊)、彈簧秤(2個)、橡皮筋(1條)、8開白紙(1張)、有刻度的三角板(2個)、記號筆(1支)、大鐵夾(1個)。
四、主要教學過程
1.引入教學
(1)1654年，在德國的馬德堡市，有人做了一個轟動一時的實驗。在實驗中，把兩個空心銅制半球合在一起，抽去球中的空氣后，用兩支馬隊向相反的方向拉這兩個半球，結果，當兩支馬隊各增加到8匹馬時，才將它們拉開，這就是著名的馬德堡半球實驗。
如果用兩頭大象來代替兩支馬隊，這兩個半球也能被拉開，從力的作用效果上看，一頭大象的拉力與8匹馬的拉力是否相同?
(2)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1、圖2所示。
F與F1、F2的共同作用效果是否相同?
兩把彈簧秤的拉力可由一把彈簧秤的拉力替代嗎?
提問：在生活中，我們還能見到哪些一個力的作用效果與兩個或者更多個力作用效果相同的事例呢?
總結：一個力的作用效果可以與多個力的作用效果相同，反過來，多個力的作用效果可由一個力替代。即：當一個物體受到幾個力共同作用時，如果能用另外一個力代替它們，并且它的作用效果跟原來那幾個力的共同作用效果相同，那么這個力就叫做那幾個力的合力，那幾個力叫做這個力的分力。
2.新課教學
提問：已知同一直線上的兩個力F1、F2的大小分別為2N、3N，如果F1、F2的方向相同，那以它們的合力大小是多少?合力沿什么方向?
引導回答：5N，方向與F1、F2的方向相同。
進一步提問：如果F1、F2的方向相反，那么它們的合力大小是多少?合力沿什么方向?
(1N，方向與較大的那個力的方向相同。)
兩個人在打夯時，他們用來提夯的力是互成角度的.那么，兩個互成角度的力又該如何合成求它們的合力呢?
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?如果有關，又有什么樣的關系?我們通過實驗來研究這個問題。首先，應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。
[講解彈簧秤的使用]
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?。?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位置記下兩個彈簧秤的讀數(shù)。這就是分力的大小。
注意：拉動橡皮筋時，要使兩只彈簧秤與木板平面平行。
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。
[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。注意前后兩次實驗O點應該重合。
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(3cm長的線段表示1N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。有向線段OA、OB、OC分別表示兩個分力及合力。
現(xiàn)在，請同學們用力的圖示法將自己測量的分力和合力分別表示出來。
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、方向究竟有什么關系呢?
同學們仔細看看，O、A、C、B的位置關系有什么特點?
(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OA、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為鄰邊，用虛線作平行四邊形OACB。
(示范。強調(diào)鄰近，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。
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。
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。
提問：有沒有同學實驗結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，才能總結出來，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。
3.小結
(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。
[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θ，當θ=0°時，它們的合力等于多少?當θ=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→得出結論。
4.教學說明
《力的合成》這一節(jié)課，我們一改傳統(tǒng)教學中的“驗證性”實驗教學方式，采用“探索性”實驗教學。讓學生在自己原有“同一直線上兩個力的合成”的知識基礎上，通過“猜測、實驗、歸納、總結”的完整過程，自己得出“不在同一直線上的兩個力的合成”所遵循的“平行四邊形定則”。與此同時，為了提高學生的學習品質，我們還提出了方法目標和德育目標。讓學生在建立“平行四邊形定則”的過程中，體會到“實驗歸納法”的一般原則。
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