2021学年第三章 相互作用——力4 力的合成和分解教案

第三章 第四节 力的合成和力的分解

【教学目标】

1.理解合力与分力的概念。

2.理解力的合成和力的分解的概念，。

3.掌握平行四边形法则的简单应用。

4.初步学会力的合成图示法。

5.了解矢量和标量。

【核心素养发展】

核心知识

1.通过学习了解合力与分力，力的合成和力的分解的基本知识。

2.知道平行四边形定则是矢量运算法则．

3.能用平行四边形定则进行矢量运算．

核心能力

1.通过学习合力与分力的概念，进一步认识等效替代的物理思想。

2.通过学习力的合成图示法，了解矢量的记录方法，感受物理量的表示方法。

3.通过对合力与分力关系的探索研究过程，逐步提高学生的分析能力和运用数学方法（本节主要集中在几何知识上）来解决物理问题的能力。

科学品质

1.通过实验探究，体会科学探究的方法，感受主线问题与细节问题的协调处理。

2.通过了解演示实验、学生实验的设计思想、设计原理，体验实验设计的可操作性原则。

【教学重点】

1.合力与分力的关系，等效替代思想。

2. 力的合成和力的分解

3.平行四边形定则

【教学难点】

1.平行四边形法则理解和应用

2．根据力的作用效果对力进行分解．

【教学方法】教师启发、引导学生思考，讨论、交流学习成果。探究法、讨论法、实验法。

（一）新课导入

在物理问题中，经常会遇到物体同时受多个力作用的情况，我们在学习受力分析时已经有所体会了。我们先来做一个有趣的实验：用两根绳拉装满水的可乐瓶使之悬空，并慢慢地将两绳分开，争取使两绳拉到水平。能做到吗？

为什么会这样，在学习了这一节的内容后会知道的。

（二）新课内容

一、合力与分力

让学生把一个重物从地面上想办法放在桌面上．这位同学你的做法是我用一只手就可以把它提到桌面上．(同时演示)再让两名同学合作把重物放在桌面上，两个人把它抬上来．(同时演示)。

    要求同学们仔细观察会发现，一位同学只用一只手一个力就可以把水桶从地面提到桌面上，两个女同学每人一只手给共同把水桶从地面提到桌面上，同样也把水桶从地面提到桌面上，实现的目地相同，使用的方法和力不同，在提水桶这个过程中，一个力产生的作用效果和两个力的作用效果是相同的．生活中还有哪些例子可以说明同样的问题?

同学们打开思路，举例说明。

合力：假设一个力单独作用的效果与某几个力共同作用的效果相同，则这个力叫做那几个力的合力。

分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。

重点强调：一个力和几个力的作用效果相同，可等效替换。

二、力的合成与力的分解

力的合成：求几个力的合力的过程叫作力的合成

力的分解：求一个力的分力的过程叫力的分解

三、平行四边形定则

（演示） 将橡皮筋一端固定在M点，用互成角度的两个力只、F共同作用，将橡皮筋的另一端拉到O点；如果我们只用一个力，也可以将橡皮筋的另一瑞拉到O点。如图1、图2所示。

一个力F产生的效果，与两个力几、F。共同作用产生的效果相同，这个力F就叫做那两个力几、F的合力，而那两个力几、F就叫这个力F的分力。求见、尼两个力的合力F，也叫做力的合成。如图3所示。

同一直线上两个力的合力，跟两个力的大小、方向两个因素有关。那么，互成角度的两个力的合力跟两个力的哪些因素有关呢？

阅读课本上的实验，有条件的可以在课堂上让学生做这个实验。

平行四边形定则：实验表明，在两个力合成时，以表示这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代表合力的大小和方向。

平行四边形定则是力的合成和力的分解的共同计算规则。

1.求力的合成

例题：如图3所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200 N，二力之间的夹角为60°，求这两个拉力的合力。

图3

解析：根据平行四边形定则，作出示意图如图所示，它是一个菱形，我们可以利用其对角线互相垂直平分，通过解其中的直角三角形求合力。

F＝2F1cos 30°＝200 N≈346.4 N，

合力与F1、F2的夹角均为30°。

答案：346.4 N，方向与F1、F2的夹角均为30°。

2.求力的分解

如图4所示，物体静止在光滑水平面上，力F作用于物体上的O点，现要使物体受到由O指向O′方向的合力(F与OO′都在同一平面内，与OO′间夹角为θ)。那么，必须同时再加一个力，这个力的最小值是(　　)

图4

A．Fcos θ　　　　　　　　 B．Fsin θ

C．Ftan θ  D．Fcot θ

解析：选B　已知合力F合的方向由O指向O′，但大小不确定，又已知一个分力F的大小和方向，确定另一个分力(设为Fx)的最小值。根据三角形定则可画出一个任意情况，如图甲所示。从图中可看出，Fx的大小就是过F的箭头向直线OO′上所引直线的长度，在不考虑合力大小的情况下，欲使Fx最小，应使Fx与直线OO′垂直，如图乙所示，此时Fx＝Fsin θ。

四、矢量和标量

矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。

标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。

五、板书设计

1、合力与分力：

2、力的合成与分解：

（1）已知分力求其合力的过程叫做力的合成。

（2）已知合力求其分力的过程叫做力的分解。

3、平行四边形定则

4、矢量和标量

六、作业布置

课堂作业：课本p75全部

七、小结

力的合成和分解都遵守平行四边形定则，将一个已知力分解为两个力，应有无数个解。在进行力的分解时，可以按照力的实际作用效果进行分解，也可以进行正交分解，这种方法，我们以后还会学到。一个已知力有确定分力的条件是：已知两个分力的方向  或已知一个分力的大小和方向。