第四节 力的合成
指导思想与理论依据
本节教学根据课程的三维目标要求，突出培养学生实验探究能力，把本节课设计为实验探究式教学方式。在完成认知的过程中，通过提水桶实例感悟身边的物理学，通过实验探究发展学生的好奇心与求知欲，培养科学探索兴趣，培养勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神。充分利用信息技术的辅助作用（力的合成动画）突破难点；而且，多媒体的应用不仅强化学生的感性认识，还能让课堂气氛活跃，促使学生处于积极的思维状态。
教学背景
（一）本节教材分析
在学生了解力的概念和常见力的基础上，研究多个力的合力问题，它是前几节内容的深化，依据等效思想给出合力与分力概念，并通过实验探究推理归纳出矢量运算普遍遵守的法则——平行四边形定则，使学生对矢量和标量的认识得以完善。矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程中，具有基础性和预备性．为以后学习速度、加速度、位移、动量等矢量运算奠定了基础．因此，本节内容具有承上启下的作用．
（二） 学情分析
本节教学设计面对普通高中学生，他们在初中物理中，学习了同一直线上力的合成，“代数和”的运算在学生头脑中已成定势，通过实验探究感知平行四边形定则，力争突破原有思维定势。
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（三）教学方法 实验探索法、归纳分析法．
（四）教学资源
实物投影仪、CAI课件，投影片、（学生探究实验用）：方木板1块、弹簧秤2个、橡皮筋1条，20 cm细线1条（两端打好套）、白纸1张、图钉几个、三角板一对、刻度尺．
教学流程：
1.复习初中同一直线上两个力的合成。
2.生活中并不都是同一直线上两个力合成，以提水桶的实例引入新课 ，引导学生感悟分力合力，提出探究问题
3.学生猜想并设计探究实验
4.实验探究力的合成方法
5.学生交流结果
6.得出平行四边形定则，力的图示法的应用
探究合力大小与分力关系
学生交流并结合课件说明
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学习效果反馈
教学目标：
一、知识与技能
1.感悟合力与分力，领会等效替代思想
2.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结出共点力合成定则。 会用作图法求共点力的合力，归纳合力的大小与分力大小关系．
3.培养学生的动手能力、观察能力、推理想象能力、协作能力、创新思维能力
二、过程与方法
1.通过生活现象感悟合力与分力，领会等效替代思想 通过实验探究归纳共点力合成定则。
2.通过运用平行四边形定则作图归纳合力的大小与分力大小关系。
三、情感态度与价值观
1.通过处理实验数据，培养学生实事求是的科学态度。
2.通过灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、培养创新意识。
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3.通过经历实验探索过程，体验物理学研究问题的思想方法，激发学习兴趣
教学重点
通过实验探索“力的合成”所遵循的定则．
教学难点
1.实验数据推理获得“平行四边形定则”．
2.合力大小与分力关系
课时安排
1课时
教学过程
一、引入新课
学生观看生活现象：请两位同学亲历体验提水桶。1.请两位同学分别单手提水桶。说出你的感受。2.请两位同学共同单手提水桶。说出你的感受。3.请思考：比较一下两个人拉开些距离提水桶省力还是靠近些距离提水桶省力？
上述物理情景中蕴含怎样的知识，你能用科学的语言概括它吗?
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本节课我们从此现象出发来学习有关力的合成知识．
（从生活走进物理，激发兴趣）
二、新课教学
复习：初中所学，同一直线上二力合成的方法，完成课本P59讨论交流1.
生活中并不都是两个力合成时是在同一直线上，展示例子。
（一）、合力与分力
学生继续观看生活中提水桶的实例，从物理学的角度谈自己的感悟，通过教师的启发完成以下知识的学习。（培养观察、想象、语言表达能力）
1、两种情景力的作用效果怎样？
（答：作用效果相同）
2、谁是谁的合力，谁是谁的分力？
(答：F是F1 、F2 的合力, F1 、F2是F的分力)
3、从力的作用效果看合力与分力关系？
（答：等效替代）
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4、F是F1 、F2的合力，那F与F1 、F2大小关系怎样？（引入下个问题）
（二）力的合成：
1、学生回答下列问题（检查预习情况）
（1）、什么叫力的合成？
（答：求几个力的合力的过程，叫力的合成）
（2）、什么是共点力？
（答：如果几个力都作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力）．
（3）、猜想F与F1 、F2的关系（学生可能在上一环境感悟中说出），设计怎样的实验验证你的猜想？
2、本节实验方案：用一条橡皮条代替水桶，用两支弹簧秤互成角度地把它拉长X，
读数F1 、F2为两个已知分力的大小,并记录两个分力方向，再用一支弹簧秤把橡皮条拉长到同一点，读数为合力F大小（两次力的作用效果相同），记录方向。画出各个力的图示，就能研究出力F与力F1、F2的关系．
（学生也可能提出其他方案）
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3、一个同学到前面和老师一起演示，其他同学观看实验操作步骤。（也可以通过看视频学习如何进行实验操作）
4、投影实验操作步骤及注意事项
实验操作步骤：
（1）．用图钉把白纸钉在方木板上．
（2）．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套．
（3）．用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，用铅笔记下O点的位置及此时两条细绳套的方向，记录两弹簧秤的示数．
（4）．用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出F1 、F2的图示。
（5）．用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F 和细绳的方向，按选定的标度沿记录的方向作拉力F的图示．
为了减少误差，实验时要注意：
（1）．正确选取弹簧秤．先将弹簧秤调零，再将两只弹簧秤钩好后对拉，若两秤在拉的过程中，读数相同，则可选；若不同，应另选，直至相同为止．
（2）．拉动时，弹簧秤应保持与木板平行，在不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽
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量大一些．
(3)．实验中两分力F1 、F2的夹角不要取的太大．
(4)．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同．
(5)．读数时要正视，按有效数字正确读数和记录．
(6)．作图时，应选定恰当的标度，尽量把图画大些，但也不能画出纸外。
5、实验数据分析猜想：
（想象、推理能力培养）
（1）合力F是否能用F1 、F2的代数和表示？（观察并计算）
（2）用虚线连接F1 、F2及力F的末端点并观察图示，有什么发现？
(方法提示)
（3）利用三角板以力F1 、F2 为邻边做平行四边形，画出其对角线F′，看力F、F′是否重合？
（4）若没有实验误差F′和F应该怎样．即实验结论：（逻辑推理、想象）
6、学生实验探究，教师答疑。
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7、学生交流，展示探究结论：
力的平行四边形定则：求两个共点力的合力时，可分别用表示这两个力的有向 线段F1和F2为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就是合力F的大小和方向，这就是平行四边形定则．
力的合成平行四边形定则适用于共点力的合成。
（三）运用平行四边形定则求合力。
（理论知识具体应用、并发现规律）
【例】已知共点力F1=4 N，F2=3 N，用作图法求出θ=30°，90°，120°时合力F的大小．归纳当两个分力夹角变大时，合力大小的变化情况
学生画图并展示学生作品，交流成果。
【教师】通过课件演示当分力F1 、F2 一定时，夹角θ在0~180°之间发生变化时，合力F
的大小变化情况．
（给学生感性认识，强化以下规律）
归纳：合力的大小与分力大小关系
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夹角θ越大，合力就越小．合力最小值为F1-F2．同一直线方向相反合力最大值
F1+F2同一直线方向相同合力F的取值范围|F1-F2|≤F≤F1+F2 合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力
（三）小结（首先由学生总结本节学到哪些知识）
通过生活现象感悟合力与分力，知道等效代替是物理中研究问题的一种方法．求互成角度的二力的合力的方法——力的平行四边形定则
知道合力的大小与分力大小关系|F1-F2|≤F≤F1+F2
（四）课堂学习效果反馈
学案[达标演练，小组讨论]
板书设计
课题
力的合成
一、合力与分力的效果
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为
等效替代
二、互成角度的两个力合成的方法
平行四边形定则
三、合力与分力大小关系
|F1-F2|≤F≤F1+F2
附：课前预习：
1、通过怎样的实例来说明合力与分力，互为等效替代关系。
2、什么叫力的合成？什么叫共点力？
1、你想设计怎样的实验归纳出力的合成方法？
2、在实验中用什么方法找出分力F1、F2及合力F?
怎样使分力F1、F2的作用效果与合力F的作用效果相同？
3、在实验过程中需要记录哪些实验数据，怎样描述力的大小和方向？4、你是怎样通过猜想及推理归纳出力的合成法则？
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教学设计说明：
我所任教的学生是本地区普通中学。学生的特点是基础差，底子薄，多数学生没有学习兴趣。根据学生现状，在教学过程中努力落实新课程的三维目标，尽力培养和提高学生的科学素养。
通过以下一些途径力争完成教学目标。
课前安排预习，在学习本节之前的一节课，把本节的教学内容，通过学案思考题的形式，给学生留作业，督促学生在课前先自学，初步了解本节内容。如何根据等效替代的思想设计实验，实验需要的器材，实验步骤等先有所了解。
在教学过程中，通过生活实例引入新课，体现物理学来源生活，回归于生活；而且是学生身边发生的事，激发学生的学习兴趣，使他们想学。
突出物理学的实验特色。学生对实验也特别感兴趣，但他们不懂得怎样通过实验探究问题，所以在教学中先给学生演示一遍实验操作过程，告诉他们实验中要注意的事项。告诉他们对获得的实验数据如何推理，猜想，如果没有实验误差的话，应该怎样？培养和提高学生的实验探究能力，使之了解科学家研究问题的思想方法，力争通过此过程提高学生的科学素养。
每一步知识学习都按着循序渐进，逐步完善过程，所以把已知三个分力求合力问题当作思考题留给学生，本节重点培养学生的实验探究能力。
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