第4節同一直線上二力的合成

教學目標

知識目標1.知道合力和分力都是從力的作用效果定義的。2.能舉例說明什么是力的合成。3.知道同一直線上方向相同和相反的二力的合成。能力目標1.通過觀察一個力作用在物體上產生的效果與兩個力作用在物體上產生的效果,培養學生的觀察能力。2.通過實驗探究、數據分析,培養學生的歸納能力。3.通過總結出同一直線上兩個力合成的方法,初步認識等效替代的科學研究方法。素養目標1.通過實驗培養學生實事求是的科學態度。2.通過研究合力的一些事例和實際的實驗操作,體會到團結合作、交流互助的重要性。

教學重難點

教學重點合力、同一直線上二力的合成。教學難點合力在力的作用效果上的等效替代性。

教學過程

一、新課導入“一支竹篙耶,難渡汪洋海。眾人劃槳喲,開動大帆船……”是付笛聲演唱的《眾人劃槳開大船》,歌詞說明了一支竹篙的力量雖然微小,但眾多人的合力卻可以開動大船,從物理學的角度分析這是什么原因呢?二、教學步驟探究點1力的合成[閱讀課本]P33“力的合成”[思考]數只螞蟻合作才能挪動的一片樹葉,只需要一只甲殼蟲就可以挪動它,這說明了什么?[提示]這只甲殼蟲的作用力和數只螞蟻的作用力在效果上是一樣的。[思考]多個船帆才能驅動的航船,用一臺發動機就可以驅動,這說明了什么?[提示]多個船帆對航船的作用效果和一臺發動機對航船的作用效果是一樣的。[思考]從作用效果上看,能否用一個力代替多個力呢?[歸納提升]如果一個力單獨作用的效果與幾個力共同作用的效果相同,這個力就叫做那幾個力的合力。在物理學中,求幾個力合力的過程叫做力的合成。[思考]你能指出合力的施力物體嗎?[歸納提升]合力是為了表示作用在同一物體上的幾個力的作用效果而引入的,它并不是存在于物體受到的幾個力之外的力,而是為了簡化物體受到的各個力的一種方法,因此力的合成用的是等效替代法。[思考]觀察課本圖8.4?1,在搬運貨物的時候,兩個人同時對車施加水平向右的拉力F1和推力F2。此時,怎樣計算拉力F1和推力F2的合力大小呢?又該怎樣確定合力的方向呢?[提示]拉力F1和推力F2,方向都是水平向右的,所以合力的方向是水平向右的;拉力F1和推力F2的作用效果都是使車向右運動,所以合力的大小等于拉力F1和推力F2的大小之和。[思考]若兩個人分別施加水平向左的拉力F1和水平向右的拉力F2,此時,合力的大小和方向又該怎樣確定呢?探究點2同一直線上二力的合成[閱讀課本]P34~35“同一直線上二力的合成”[思考]觀察課本圖8.4?2,實驗中如何保證用兩個彈簧測力計同時水平向右拉動橡皮筋與只用一個彈簧測力計水平向右拉橡皮筋的作用效果相同?[提示]兩次實驗中,均將橡皮筋一端固定,另一端與小圓環相連,并將小圓環拉至同一位置O。[思考]實驗中應記錄哪些數據?[提示]記錄使用兩個彈簧測力計同時水平向右拉動橡皮筋和只用一個彈簧測力計拉橡皮筋時各彈簧測力計的示數,分別為F1、F2和F合。[思考]僅將記錄的F合與F1、F2的示數進行比較就能得出普遍結論嗎?[提示]通過一次實驗數據得出的結論具有偶然性,應改變拉力F1、F2的大小,多做幾次實驗。將F合與F1、F2的示數進行比較,并分析F合與F1、F2方向的關系。[歸納提升]同一直線上的兩個力,如果方向相同,合力的大小等于這兩個力的大小之和,合力的方向與這兩個力的方向相同,即F合=F1+F2。[習題](1)同一直線上兩個向上的力分別是20N和40N,它們的合力大小是N,方向。

(2)同一直線上同方向的兩個力的合力是200N,方向向下,其中一個力的大小是80N,另一個力的大小是N,方向。

[分析]同一直線上,方向相同的兩個力的合力大小等于兩個分力之和,方向與分力的方向相同。[答案](1)60向上(2)120向下[思考]觀察課本圖8.4?3,用兩個彈簧測力計沿相反方向拉動橡皮筋和只用一個彈簧測力計拉橡皮筋,兩次實驗均將橡皮筋拉至同一位置,并記錄各彈簧測力計的示數分別為F'1、F'2和F'合,將F'合與F'1、F'2的示數進行比較,可得出同一直線上,方向相反的兩個力的合力大小及方向與這兩個力是什么關系?[歸納提升]同一直線上的兩個力,如果方向相反,合力的大小等于這兩個力的大小之差,合力的方向與較大的力的方向一致,即F合=F1-F2或F合=F2-F1。[習題](1)某水桶所受重力是300N,現用豎直向上的400N的力拉水桶,此時水桶受到的合力的大小是N,方向。

(2)耕地時,牛的水平拉力是2000N,土地對犁的阻力是1700N,犁受到的合力大小是N,方向。

(3)桌面上放一個重力為3N的茶杯,桌子對它的支持力是3N,茶杯受到的合力是N。

[分析]同一直線上,方向相反的兩個力的合力大小等于兩個分力之差,合力的方向與較大的那個力的方向相同。[答案](1)100豎直向上(2)300向前(3)0[思考]行駛在平直軌道上的列車,如果所受的牽引力與阻力大小相等,則列車的受力情況如何?運動狀態如何?[提示]列車所受的合力為0,即列車處于二力平衡狀態,列車將做勻速直線運動。[思考]行駛在平直軌道上的列車,如果所受的牽引力與阻力大小不相等,則列車的受力情況如何?運動狀態會發生怎樣的變化?[提示]列車所受的合力不為0,若牽引力小于阻力,合力方向與列車前進方向相反,列車將逐漸慢下來;若牽引力大于阻力,合力方向與列車前進方向相同,列車將加速前進。[習題]隨著人們生活水平的不斷提高,各種小汽車已經走進我們的家庭。仔細觀察和思考,可以發現小汽車的一些設計和使用過程中的許多現象都與物理知識有關,請你用學過的物理知識解答下面的問題。(g取10N/kg)(1)若小汽車的質量是1.2×103kg,則小汽車的重力是多少?(2)當它沿平直公路勻速前進時,所受到的阻力是自身重力的0.3倍,則該小汽車的發動機的牽引力是多少?小汽車受到的合力是多少?(3)當它沿平直公路加速前進時,發動機的牽引力變為5×103N,此時它受到的合力是多少?[分析](1)小汽車的重力G=mg=1.2×103kg×10N/kg=1.2×104N(2)當它沿平直公路勻速前進時,所受到的阻力F阻=0.3G=0.3×1.2×104N=3.6×103N當它勻速前進時,發動機的牽引力與阻力是一對平衡力,所以牽引力F=F阻=3.6×103N,小汽車受到的合力是0(3)小汽車所受到的阻力不變,當它加速行駛時,它受到的合力F合=F'-F阻=5×103N-3.6×103N=1.4×103N[答案](1)1.2×104N(2)3.6×103N0(3)1.4×103N三、板書設計第4節同一直線上二力的合成1.合力(1)合力(2)力的合成2.同一直線上二力的合成(1)同一直線,方向相同:F合=F1+F2(2)同一直線,方向相反:F合=F1-F2或F合=F2-F1

教學反思

理解合力概念的關鍵是要讓