高一年级物理上册必修一教案：《力的合成》
涓滴之水可磨损大石，不是由于他力量强大，而是由于昼夜不舍地滴坠。下面是课件网小编为您推荐高一年级物理上册必修一教案：《力的合成》。
教学准备
一、知识与技能
1.理解力的合成和合力的概念。
2.掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。
3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。
二、过程与方法
1.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法。
2.培养学生的动手能力、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力。
三、情感态度价值观
学会应用等效代替和控制变量的思维方法。
教学重难点
重点：
1.通过实例理解分力、合力、力的合成的概念。
2.通过实验探索“力的合成”所遵循的法则。
难点：“平行四边形定则”的理解。
教学过程
一、导入新课
如图甲，一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起，图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?
学生：效果是一样的。
老师：一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，在实际问题中就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效代替。这个力就叫做那几个力的合力。求几个已知力的合力的过程叫做力的合成。几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫做共点力。我们这节课就来学习两个共点力的合成。
二、新课教学
（一）探讨实验方案
先用两个力作用在物体的同一点上，使它们产生一定的作用效果，如把橡皮筋一端固定，拉加一端到某一点O，再用一个力作用于同一物体的同一点上，让它产生与第一次的两个力的作用效果相同，即也把橡皮筋拉到点O，记下各个力的大小、方向、画出力的图示，就能研究力之间的关系了。等效代替是物理中常用的一种方法。
（二）演示实验：互成角度的二力的合成（请两位同学上讲台帮忙）。
（1）把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸固定在木块上。
（2）用图钉把橡皮条一端固定在A点，结点自然状态在O点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。
（3）用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达O′点。让学生记下O′的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线，并分别记下两只弹簧的读数F1和F2。
（4）放开弹簧秤，使结点重新回到O点，再用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到O′，读出弹簧秤的示数F，记下细绳的方向，按同一标度作出F1、F2和F的力的图示。
（5）用三角板以F1、F2为邻边利用刻度尺和三角尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，做出合力F的图示。
（6）改变F1和F2的夹角和大小，再做两次。
从实验中得出什么结论：合力F不能简单地用F1和F2的代数合表示。
证明：利用三角板以力F1和F2为邻边做平行四边形，作出其对角线F’，看力F和F’是否重合。
仔细观察发现，F和F’基本重合，在误差范围内，F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。
经过前人很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。
老师归纳：求两个共点力的合力时，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段F1和F2为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力F的大小和方向，这就是力的平行四边形定则。
（三）指导学生进行分组实验
观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。
要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。
如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。
这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。
减小误差的方法：①弹簧秤使用前要检查指针是否指在零点；②弹簧秤要与木板表面平行。
总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。
（四）实验归纳总结：
1.力的合成要遵循平行四边形定则。两个共点力的合力随夹角的变化而变化。
夹角为00（作用在同一直线上且方向相同）时：F=F1+F2，F的方向与F1、F2的方向相同。夹角为1800（作用在同一直线上且方向相反）时：F=|F1-F2|，F的方向与两个力中较大的那个力方向相同。两个共点力的合力的大小范围：大于等于二力之差，小于等于二力之和，即|F1-F2|≤F≤F1+F2。
2.两个大小一定的力F1、F2，当它们间的夹角由00增大到1800的过程中，夹角越大，合力就越小；合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力。
3.矢量和标量：
即有大小又有方向的物理量叫矢量，矢量运算遵循平行四边形定则。只有大小没有方向的物理量叫标量，标量运算遵循代数运算法则。力既有大小，又有方向，故力是矢量。
4.实验归纳法是科学研究的重要方法，要通过提出假设，设计实验，实验研究，数据分析，归纳总结，形成结论。
【例题1】大小不变的F1、F2两个共点力的合力为F，则有：
A.合力F一定大于任一个分力B.合力的大小既可等于F1，也可等于F2
C.合力有可能小于任一个分力D.合力F的大小随F1、F2间夹角增大而减小。
解析：正确答案是BCD
我们可以取一些特殊的数值来分析F1、F2的合力变化范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2若取F1=2N，F2=3N则1N≤F≤5N。
当F1与F2夹角为180°时，合力小于分力。应排除A同时知C正确。
B对，由合力的变化范围可知正确。
D对，当F1和F2夹角为0°时，合力，当F1，F2夹角为180°时，合力最小，随着F1、F2夹角增大合力F反而减小。
说明：对于一些定性分析的选择题，有时可采用取一些特殊数值的方法来分析，这样可使分析简单、方便。
【例题2】运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。
力F1=45N，方向水平向右。力F2=60N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。
解：选择某一标度，利用0.5cm的长度表示15N的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L，利用F=15N×即可求出。
〖巩固训练〗
（1）两个力互成30°角，大小分别为90N和120N，用作图法求出合力的大小和方向。
（2）两个共点力的大小都是60N，两力间的夹角为1200，求这两个力的合力?
解法一、图示法。
解法二、利用平行四边形法作出力的图示，然后利用几何知识求解。
学生讨论会得到：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，就得到其合力。因为每一次合成都遵从每两力与其合力产生共同效果的思想，所以可以这样合成。
（3）两个共点力，当它们同方向时其合力大小为7N，当它们反方向时其合力的大小为1N，问当它们互相垂直时其合力的大小是多少牛?
提示：假设F1大于F2，由题意可知：F1+F2=7，F1-F2=1解得：F1=4N，F2=3N
然后：方法一、图示法。
方法二、先利用平行四边形法则作出力的图示，再利用直角三角形知识求得合力F=5N
（4）请同学完成P13的思考与讨论。
〖提问〗：如果两个分力F1、F2，他们的夹角不定，求其合力的范围。（用作图法）
同学们用作图法得到：
Fmax=F1+F2（两力夹角为0°）
Fmin=F1-F2（两力夹角为180°，F合于大的方向一致）
夹角在0°——180°之间，后介于Fmin与Fmax之间。
课后小结
这节课主要学习了力的平行四边形定则，要求会用作图法求两共点力的合力。
这节课主要掌握利用平行四边形定则，用作图法求两共点力的合力，并且用作图法得出两力夹角不定的情况下，F合取值范围，我们下课后要多动手练习，掌握这种方法。
