高中物理人教版 (2019)必修 第一册4 力的合成和分解导学案

教学目标 核心素养

物理观念：知道共点力、合力和分力、合成和分解、平行四边形定则及适用条件；

物理观念：能从力的作用效果上理解合力和分力；

科学思维：理解等效的物理思想，理解合力随分力夹角变化情况及合力取值范围；

科学思维：会用图解法和计算法或正交分解法求合力和分力。

教学重点

1、力的合成方法

2、合力随分力变化情况

3、多力合成

教学难点

1、合力随分力变化情况

2、

3、

高考考点

课  型

新授

教  具

力的合成演示器材等

教  法

教    学    过    程

教学环节

教师活动预设

学生活动预设

学生观看插图：

通过观看插图，得出，同样的工作可以用一个力完成，也可以施加几个了来完成。并且这几个力要么交于一点，要么延长线交于一点，这样的力我们称为共点力。

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一、共点力

1．概念：通过作图分析，强调其特点是几个力能交于一点；或者是力的作用线的延长线能交与一点。

本节课我们来研究共点力的合成方法。

上面的插图除了说明力能交于一点外，还有个共同特点：

一个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同。

总结出合力、分力、力的合成的概念。

二、几个概念

1．合力、分力：一个力产生的效果如果能跟原来几个力共同作用在物体上时产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。

分力、合力两个概念是一体的，由此得出二者的关系：

①等效性：合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们是相互替代关系。

②同体性：只有作用在同一个物体上的几个力才能求合力。故合力和分力是指同一个物体上的关系。

③瞬时性：某个分力变化了，其合力也同时发生变化。

2．力的合成：求几个力的合力的过程或方法叫～。

怎样对力进行合成呢？

二、力的合成方法

1、一条直线上的力的合成

①一个力作用

  •           F

②两个同向力作用

学生阅读课本P68，回答什么是合力，什么是分力，同时体会两者关系。

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③两个反向力作用

可以转化为代数和。

如果物体受到的几个力不在一条直线上，而是互成一定角度，怎样求合力呢？

2．互成角度得力的合成

思考：两个互成角度的力提一个钩码，然后用一个力去提，一个力是否等于两个力之和？

结论：不是，不是单纯的代数相加。

再次提问：不是代数和相加，那满足什么关系呢？

通过演示实验，分析得出：

平行四边形定则：内容略（作图说明使用方法）

强调：平行四边形定则只适用于共点力。

思考①：两等大的分力，在合力不变的情况下夹角变大，两分力大小如何变化（作图分析）

结论：夹角越大，两等值分力越大。

思考②：两分力F1，F2大小不变的情况下，两分力的夹角越大，合力怎样变化？

此处力的合成演示实验

推广：三角形定则

此处播放力的变化课件，直观展现。

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结论：

①同向时，合力最大

②反向时，合力最小

③成一般夹角时

特殊情况下：F1=F2，

夹角        则

夹角  θ=900  时，   （勾股定理）

思考③：合力一定大于分力吗？

作图分析得出：合力与分力大小关系由它们之间的夹角确定，合力可能大于任一分力，可能小于任一分力，也可能大于一个小于一个。

思考④：两分力F1、F2夹角为θ，合力为F，若θ保持不变，F1不变，F2增大，F怎样变？

作图分析：

若0≤θ≤900时，F 增大

若900＜θ≤1800时，

F可能增大，可能减小，

可能不变

如图示：

如果问题变为：F2逐渐增大，可能出现的情况是：

①一直增大②先减小后增大。

变式：课本P71第5题

练习课本P71第一题

此处应强调：同一个题，如果问法不同，则结论不一定相同。

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例1：有三个力，F1=2N ，F2=5N，F3=8N，则（ D ）

A、F1可能是F2与F3的合力。

B、F2可能是F1与F3的合力。

C、F3可能是F2与F1的合力。

D、以上说法都是错误的。

解法：如果三个力其中某一个力在另外两个力的和与差之间，则此三个力的合力可能为零，其中任一个力可能是另外两个力的合力。

例2：两个共点力的夹角θ固定不变，其合力为F，当其中一力增大时，下述正确的是：（ C ）

A、F一定增大；      B、F一定减小

C、F可能增大，也可能减小

D、当0＜θ＜900时，F一定减小。

例3：关于合力与分力，下列说法正确的是（ C ）

A、合力的大小一定大于每个分力的大小；

B、合力的大小至少大于其中的一个分力；

C、合力的大小可以比两个分力都大，也可以比两个分力都小；

D、合力不可能与其中的一个分力相等

三、多力的合成

方法：逐个使用平行四边形定则。

拓展：说明首尾相连的几个力合力为零；如果有一个力方向相反，则合力为这个力的2倍。（看课本例题，体会求解方法。）

推广：物体受到多个共点力作用，平移几个力，使它们首尾相接，恰好构成一个封闭的多边形，求这几个力的合力。

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例4： 作用在同一物体上的三个力，他们的大小都等于5N，任意两个相邻力间的夹角都是1200，如图示，则这三个力合力为       ；若去掉F1，而F2、F3

不变，则F2、F3的合力大小为     

，方向为       。

例5.大小均为F的三个力共同作用在O点，如图，F1与F2、F2与F3之间的夹角均为60º，求合力。

例6.如图所示，有5个力作用于同一点O，表示这5个力的有向线段恰好构成一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知F3=10 N，则这5个力的合力大小为________.

例7.六个共点力的大小分别为F、2F、3F、4F、

5F、6F，相互之间夹角均为60°，如图所示，

则它们的合力大小是________，方向________，

小结：

此处几个例题主要让学生学会灵活的对力进行合成：学会转换合成方式。