北师大版八年级下册第七章 运动和力四、同一直线上二力的合成教案

7.4同一直线上二力的合成

教学目标

【知识与技能】

1. 理解合力的定义，结合生活中的实例理解力的合成的概念；
2. 通过探究，考察同一直线上两个力的合力与两个分力有什么关系；
3. 通过实验，掌握同一直线上方向相同或相反的两个力的合成方法。 　

【过程与方法】

1. 通过实例理解合力的定义；
2. 通过学生探究实验得出两个力合成的作用效果；
3. 掌握同一直线上两个力的合力的计算方法。

【情感态度价值观】

1. 通过探究实验，激发学生对科学的求知欲及兴趣；
2. 培养学生的交流意识与协作精神。

教学重难点

【教学重点】

理解合力的定义、及合力探究实验的过程和方法。

【教学难点】

同一直线上两个力的合力的计算方法。

课前准备

图片、木板，白纸，图钉若干，橡皮筋，两个细绳套（长短不相同），两个相同的弹簧测力计、多媒体课件等。

教学过程

一、   情境导入：

在日常生活中我们经常遇到这样的情况，当一个人用力推一个物体或者提起一个物体时如果力气不够，这时再过来一个人帮忙则往往会达到目的，但是如果换一个力气比较大的人，他一个人也可以达到目的。这时我们就说一个人经过努力达到的效果与两个人相同，今天我们就来专门研究这样的问题。

合力的概念日常生活中会有这样一些现象：两个小孩能提起一只水桶，一个大人也能提起，也就是说，两个小孩的力可以用一个大人施加的力来代替。两个小孩和一个大人的作用效果相同。

很多人才能拖动的物体，一头大象就能拖动；两个同学才能拎起一桶水，一个女老师就能完成；他们力的作用效果是相同的。如果一个力产生的效果跟两个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那两个力的合力。

力的合成：求两个以上力的合力的过程。

同一直线上二力的合成

请同学们举出生活中的实例说明一个人用力作用的效果与两个人共同用力作用而产生的效果相同。

二、学生讨论并举例

例 1 两个小孩一同努力可以提起一桶水，一个大人就可以提起来。

例2 一个人拉一辆车拉不动，再有一个人在后边推就可以把车推动，如果一个力气大的人一个人就可以拉动。

例3 一根木头一人扛起来比较费劲，如果两个人一人扛一头则可以比较轻松的扛起来，但效果是相同的。

以上同学们举的实例都非常对，这里所说的效果相同，在物理学中我们叫它等效，也可以叫等效代替，在学习物理中建立等效的观念十分重要，下面我们用实验来进一步研究这个问题。

几个力共同作用在一个物体上时，它们的作用效果可以用一个力来代替，这个力称为那几个力的合力。如果已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向，称为力的合成。

下面我们探究一下同一直线上二力的合成。

实验器材用到木板，白纸，图钉若干，橡皮筋，两个细绳套（长短不相同），两个相同的弹簧测力计。本实验的原理是力的合成的概念。实验中要将橡皮筋的可动端都拉到 O点，以保证前后两次力的作用效果相同。

以橡皮筋为研究对象，使橡皮筋的一端固定，先用两个力（同一直线上）作用在橡皮筋的另一端，使其沿某一方向伸长至某一点，再用一个力作用于该端，并使它也沿该方向伸长至该点，以保证这一个力的作用效果与刚才的两个力共同的作用效果相同。比较这一个力与刚才的两个力之间的关系。

三、进行实验 

1. 先把白纸用图钉固定在水平木板上，再用图钉将带有两个细绳套的橡皮筋的一端也固定在木板上，如图1所示。

图1

2. 用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝同一个方向将橡皮筋拉到某一位置O，在白纸上记下O的位置并将两个力的大小记录在表１中。             

3. 换用一个弹簧测力计将橡皮筋朝同一个方向也拉到Ｏ点，记录下弹簧测力计的拉力大小并填入表１中。

表1    同一直线上同方向二力的合成

4. 用两个弹簧测力计分别钩住橡皮筋上的两个细绳套，用适当的力朝相反方向将橡皮筋拉到某一位置Ｏ′，如图2所示，在白纸上记下Ｏ′的位置并将两个力的大小记录在表2中。

图2

5．换用一个弹簧测力计将橡皮筋也拉到Ｏ′点，记录下弹簧测力计的拉力大小并填入表2中。

表2   同一直线上反方向二力的合成

实验中两个拉动橡皮筋的力的方向不要产生夹角，应保持在同一直线上，并且保持测力计拉杆与木板平行，观察时不仅要注意观察记录合力的大小，也要注意观察记录合力的方向。

分析与论证

同一直线上，方向相同的两个力合力的大小及方向与两个分力是什么关系？

同一直线上，方向相同的两个力的合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向跟这两个力的方向相同；

同一直线上，方向相反的两个力合力的大小及方向与这两个分力是什么关系？

同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力的大小之差，合力的方向跟较大的那个力相同；

在完成上述内容的基础上教师可提问：两个小孩共同提一桶水，每个人都对水桶施加了一个力，大人一个人提一桶水，她对水桶如果施加的是一个竖直向上的力，如果他们提的是同一桶水，那么大人施加的力和两个小孩施加的力的效果是否相同？

学生回答：效果相同。

两个小孩子所用力的合力的大小与大人施加的力的大小是什么关系？

学生回答：相等。

在这种情况下，大人所用力的大小是否等于两个小孩所用两个力的和？

学生回答：不等。

为什么？

学 生今天我们研究的是同一直线上的两个力的合成，这两个小孩施加的两个力不在同一直线上，不能用同一直线上二力合成的规律来研究这个问题。

四、课堂小结

1.几个力共同作用在一个物体上时，他们的作用的效果可以用一个力来代替，这个力就称为那几个力的合力。如果已知几个力的大小和方向，求合力的大小和方向，称为力的合成。

2.同一直线上，方向相同的两个力的合力的大小等于这两个力的大小之和，合力的方向跟这两个力的方向相同；

3.同一直线上，方向相反的两个力的合力的大小等于这两个力的大小之差，合力的方向跟较大的那个力相同。

五、教学反思

理解合力的概念关键是要让学生认识两个力共同作用产生的效果和一个力产生的效果相同，为了达到这一目的，除利用课本中的例子以及补充其他事例之外，可以通过实验进行定量的研究，使学生对这个问题的认识能从感性上升到理性，并进而自己分析生活中相关事例，以加深对这个问题的理解。尤其要注意引导学生认识合力不是一般意义上的力之和，而是等效代替。

做同一直线上同方向的二力合成，同一直线上反方向的两个力的合成实验时，两个力作用在一个物体上的情况很多，首先应组织、启发学生通过讨论认识各种形式的两 个力作用在一个物体上的实例，使学生对两个力作用在一个物体上的问题有感性认识，然后对这些事例进行分析，区分不同类型，进而明确我们所要研究的问题，然后再组织学生进行课本中安排的实验。对于同一直线上同方向与反方向二力的合成问题，在进行实验前可以让学生思考，两个力合力的大小和方向可能会怎样，在猜想的基础上进行实验。