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同一直線上二力的合成
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1．知道什么是合力，什么是二力的合成．
2．會(huì)計(jì)算同一直線上兩個(gè)力合力的大小，并會(huì)判斷方向．
能力目標(biāo)
1．培養(yǎng)觀察能力
通過觀察一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果與兩個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果相同的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生明確實(shí)驗(yàn)中應(yīng)觀察什么現(xiàn)象，并由此分析出這些現(xiàn)象說明什么問題．進(jìn)而認(rèn)識(shí)到觀察物理現(xiàn)象應(yīng)首先明確觀察目的，并根據(jù)觀察目的明確觀察什么，觀察的各現(xiàn)象之間有什么關(guān)系，這些現(xiàn)象是如何說明所要觀察的問題的．
2．培養(yǎng)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力．
能計(jì)算同一直線上兩個(gè)力的合力，確定合力的方向，能已知同一直線上兩個(gè)力的合力及其中一個(gè)力，求另一個(gè)力的大小和方向．
情感目標(biāo)
通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和良好的意志品質(zhì)．
通過同一直線上兩個(gè)力的合成的圖示，培養(yǎng)學(xué)生欣賞線條美的能力．
教學(xué)建議
教材分析
教材先通過“提水”和“推木箱”兩個(gè)實(shí)例說明兩個(gè)力產(chǎn)生的效果可以用一個(gè)力來代替，這個(gè)力就叫做那兩個(gè)力的合力，引出求合力的問題．接著研究兩個(gè)力沿同一直線作用在物體上這種最簡單情況下求合力的問題．通過 “研究同一直線上方向相同的兩個(gè)力的合力的大小和方向”和“研究同一直線上方向相反的兩個(gè)力的合力的大小和方向”兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論．最后聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用知識(shí)分析兩個(gè)簡單的實(shí)際問題．
教法建議
教學(xué)中要注意從合力產(chǎn)生的效果與兩個(gè)分力共同作用產(chǎn)生的效果相同來使學(xué)生認(rèn)識(shí)合力．然后說明二力的合成就是求兩個(gè)力的合力．為了幫助學(xué)生理解合力的概念，還可以再補(bǔ)充其他的事例，例如，兩個(gè)人拉著一輛車勻速前進(jìn)．也可以用一個(gè)人來代替這兩個(gè)人拉著這輛車勻速前進(jìn)，后面一個(gè)人對(duì)車的拉力就是前面兩個(gè)人對(duì)車的兩個(gè)拉力的合力．
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．合力的概念．
理解合力的概念關(guān)鍵是要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)兩個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果和一個(gè)力產(chǎn)生的效果相同．為了達(dá)到這一目的，除利用課本中的例子以及補(bǔ)充其他事例之外，可以通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行定量的研究，使學(xué)生對(duì)這個(gè)問題的認(rèn)識(shí)能從感性上升到理性，并進(jìn)而自己分析生活中相關(guān)事例，以加深對(duì)這個(gè)問題的理解．尤其要注意引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)合力不是一般意義上的力之和，而是等效代替．
2．同一直線上同方向的二力合成，同一直線上反方向的兩個(gè)力的合成．
兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上的情況很多，首先應(yīng)組織、啟發(fā)學(xué)生通過討論認(rèn)識(shí)各種形式的兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上的實(shí)例，使學(xué)生對(duì)兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上的問題有感性認(rèn)識(shí)，然后對(duì)這些事例進(jìn)行分析，區(qū)分不同類型，進(jìn)而明確我們所要研究的問題，然后再組織學(xué)生進(jìn)行課本中安排的實(shí)驗(yàn)．
對(duì)于同一直線上同方向與反方向二力的合成問題，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前可以讓學(xué)生思考，兩個(gè)力合力的大小和方向可能會(huì)怎樣，在猜想的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．
課時(shí)安排 1課時(shí)
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
（一）導(dǎo)入新課
在日常生活中我們經(jīng)常遇到這樣的情況，當(dāng)一個(gè)人用力推一個(gè)物體或者提起一個(gè)物體時(shí)如果力氣不夠，這時(shí)再過來一個(gè)人幫忙則往往會(huì)達(dá)到目的，但是如果換一個(gè)力氣比較大的人，他一個(gè)人也可以達(dá)到目的．這時(shí)我們就說一個(gè)人經(jīng)過努力達(dá)到的效果與兩個(gè)人相同，今天我們就來專門研究這樣的問題．
（二）新課教學(xué)
1．同一直線上二力的合成
請(qǐng)同學(xué)們舉出生活中的實(shí)例說明一個(gè)人用力作用的效果與兩個(gè)人共同用力作用而產(chǎn)生的效果相同．
學(xué)生討論并舉例
例1 兩個(gè)小孩一同努力可以提起一桶水，一個(gè)大人就可以提起來．
例2 一個(gè)人拉一輛車?yán)粍?dòng)，再有一個(gè)人在后邊推就可以把車推動(dòng)，如果一個(gè)力氣大的人一個(gè)人就可以拉動(dòng)．
例3 一根木頭一人扛起來比較費(fèi)勁，如果兩個(gè)人一人扛一頭則可以比較輕松的扛起來，但效果是相同的．
以上同學(xué)們舉的實(shí)例都非常對(duì)，這里所說的效果相同，在物理學(xué)中我們叫它等效，也可以叫等效代替，在學(xué)習(xí)物理中建立等效的觀念十分重要．下面我們用實(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步研究這個(gè)問題．
教師向?qū)W生介紹實(shí)驗(yàn)儀器，并開始下面的實(shí)驗(yàn)：將一根彈簧掛在支架上，彈簧后邊用一塊白紙板襯托．將一個(gè)物體掛在彈簧下，彈簧伸長一定的長度，其指針指在一定的位置，用筆在白紙板上標(biāo)上記號(hào)．換用兩個(gè)物體掛在彈簧下，彈簧指針指在同一位置．實(shí)驗(yàn)前讓同學(xué)注意觀察指針?biāo)甘镜奈恢茫畬?shí)驗(yàn)結(jié)束后教師講解并提出問題．可配合將實(shí)驗(yàn)過程制成圖，用投影打出．如圖所示
將一個(gè)物體掛在彈簧下，說明這個(gè)物體對(duì)彈簧施加了一個(gè)力的作用．將兩個(gè)物體掛在彈簧下，這兩個(gè)物體分別對(duì)彈簧施加了力 和 ．彈簧伸長說明了什么？
說明力作用在彈簧上，使彈簧的形狀發(fā)生了變化．
掛一個(gè)物體和掛兩個(gè)物體彈簧的伸長量是什么關(guān)系？說明了什么？
彈簧的伸長量相同，說明一個(gè)力作用在彈簧上與兩個(gè)力共同作用在彈簧上產(chǎn)生的效果相同．
一個(gè)力（F）產(chǎn)生的效果跟兩個(gè)力（ 和 ）共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力（F）就叫那兩個(gè)力（ 和 ）的合力．求兩個(gè)力的合力叫二力的合成．
在講解中要求同學(xué)注意，合力不是力的和，在后面的研究中同學(xué)們會(huì)逐步加深對(duì)這個(gè)問題的理解．請(qǐng)同學(xué)們列舉一個(gè)物體受兩個(gè)力作用的事例，前邊舉過的事例也可以重復(fù)．（學(xué)生邊舉例，教師邊在黑板上畫出示意圖，以便于分析）
【例1】 一個(gè)人在前面拉車，另外一個(gè)人在后邊推車．
【例2】 兩個(gè)人共同提一桶水．
【例3】 房頂上的吊燈受到豎直向下的重力和電線的拉力．
以上這些事例如果要分類的話可以分成幾類？
有兩個(gè)力互成角度的，也有兩個(gè)力在一條直線上的．
在一條直線上的力有方向相同的，有方向相反的．
在上面這些事例中，最簡單的是同一直線上的兩個(gè)力．我們先來研究同一直線上的二力合成問題．同一直線上兩個(gè)力的合成有兩種情況，一種是同一直線、方向相同，另一種是同
直線方向相反．請(qǐng)同學(xué)們首先根據(jù)日常生活中的經(jīng)驗(yàn)猜想一下，這兩種情況合力的大小和方向與兩個(gè)力的大小和方向是什么關(guān)系？
在學(xué)生思考的基礎(chǔ)上，請(qǐng)同學(xué)說出自己的猜想，教師把同學(xué)猜想的大意寫在黑板上．
請(qǐng)同學(xué)們打開課本看書上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)示意圖和相關(guān)說明，看完后親自完成這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)；驗(yàn)證一下自己的猜想．
學(xué)生看書，然后開始實(shí)驗(yàn)，教師在同學(xué)中間巡視并進(jìn)行指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后提問．
同一直線上，方向相同的兩個(gè)力合力的大小及方向與兩個(gè)分力是什么關(guān)系？
同一直線上，方向相同的兩個(gè)力的合力的大小等于這兩個(gè)力的大小之和，合力的方向跟這兩個(gè)力的方向相同．
同一直線上，方向相反的兩個(gè)力合力的大小及方向與這兩個(gè)分力是什么關(guān)系？
同一直線上，方向相反的兩個(gè)力的合力大小等于這兩個(gè)力的大小之差，合力的方向跟較大的那個(gè)力相同．
在完成上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上教師可提問：兩個(gè)小孩共同提一桶水，每個(gè)人都對(duì)水桶施加了一個(gè)力，大人一個(gè)人提一桶水，她對(duì)水桶如果施加的是一個(gè)豎直向上的力，如果他們提的是同一桶水，那么大人施加的力和兩個(gè)小孩施加的力的效果是否相同？
［學(xué)生］效果相同．
［老師］兩個(gè)小孩子所用力的合力的大小與大人施加的力的大小是什么關(guān)系？
［學(xué)生］相等．
［老師］在這種情況下，大人所用力的大小是否等于兩個(gè)小孩所用兩個(gè)力的和？
［學(xué)生］不等．
［老師］為什么？
學(xué)生今天我們研究的是同一直線上的兩個(gè)力的合成，這兩個(gè)小孩施加的兩個(gè)力不在同一直線上，不能用同一直線上二力合成的規(guī)律來研究這個(gè)問題．
（三）總結(jié)、擴(kuò)展
今天我們研究同一直線二力合成的方法，這一方法就不能用來研究互成角度的兩個(gè)力的合成問題．互成角度的兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形法則，用力 和 為鄰邊作平行四邊形，這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線就是它們合力的大小和方向．（以兩個(gè)小孩提水桶問題為例，用平行四邊形法則求出它們的合力）實(shí)際上同一直線上兩個(gè)力的合成問題，是互成角度二力合成的特殊情況，課本第六節(jié)就是這方面的內(nèi)容，同學(xué)們感興趣可以先看書自學(xué)，然后我們?cè)僖黄鹛接懀?br />
探究活動(dòng)
【課 題】 實(shí)驗(yàn)分析同向合力和反向合力
【組織形式】 學(xué)生活動(dòng)小組
【活動(dòng)流程】
提出問題；猜想與假設(shè)；制訂計(jì)劃與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)；分析與論證；評(píng)估；交流與合作．
【參考方案】
用一些測(cè)量工具（至少要多個(gè)彈簧秤）探究同向合力和反向合力的大小和方向．
【備 注】 1、寫出探究過程報(bào)告．
2、發(fā)現(xiàn)新問題．
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