第五節同一直線上二力的合成教案

重點、難點分析

1．合力的概念．

理解合力的概念關鍵是要讓學生認識兩個力共同作用產生的效果和一個力產生的效果相同．為了達到這一目的，除利用課本中的例子以及補充其他事例之外，可以通過實驗進行定量的研究，使學生對這個問題的認識能從感性上升到理性，並進而自己分析生活中相關事例，以加深對這個問題的理解．尤其要注意引導學生認識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力的合成．

兩個力作用在一個物體上的情況很多，首先應組織、啟發學生通過討論認識各種形式的兩個力作用在一個物體上的實例，使學生對兩個力作用在一個物體上的問題有感性認識，然後對這些事例進行分析，區分不同類型，進而明確我們所要研究的問題，然後再組織學生進行課本中安排的實驗．

對於同一直線上同方向與反方向二力的合成問題，在進行實驗前可以讓學生思考，兩個力合力的大小和方向可能會怎樣，在猜想的基礎上進行實驗．

課時安排 1課時

教學設計示例

（一）導入新課

在日常生活中我們經常遇到這樣的情況，當一個人用力推一個物體或者提起一個物體時如果力氣不夠，這時再過來一個人幫忙則往往會達到目的，但是如果換一個力氣比較大的人，他一個人也可以達到目的．這時我們就説一個人經過努力達到的效果與兩個人相同，今天我們就來專門研究這樣的問題．

（二）新課教學

1．同一直線上二力的合成

請同學們舉出生活中的實例説明一個人用力作用的效果與兩個人共同用力作用而產生的效果相同．

學生討論並舉例

例1  兩個小孩一同努力可以提起一桶水，一個大人就可以提起來．

例2  一個人拉一輛車拉不動，再有一個人在後邊推就可以把車推動，如果一個力氣大的人一個人就可以拉動．

例3  一根木頭一人扛起來比較費勁，如果兩個人一人扛一頭則可以比較輕鬆的扛起來，但效果是相同的．

以上同學們舉的實例都非常對，這裏所説的效果相同，在物理學中我們叫它等效，也可以叫等效代替，在學習物理中建立等效的觀念十分重要．下面我們用實驗來進一步研究這個問題．

教師向學生介紹實驗儀器，並開始下面的實驗：將一根彈簧掛在支架上，彈簧後邊用一塊白紙板襯托．將一個物體掛在彈簧下，彈簧伸長一定的長度，其指針指在一定的位置，用筆在白紙板上標上記號．換用兩個物體掛在彈簧下，彈簧指針指在同一位置．實驗前讓同學注意觀察指針所指示的位置．實驗結束後教師講解並提出問題．可配合將實驗過程製成圖，用投影打出．如圖所示

將一個物體掛在彈簧下，説明這個物體對彈簧施加了一個力的作用．將兩個物體掛在彈簧下，這兩個物體分別對彈簧施加了力 和 ．彈簧伸長説明了什麼？

説明力作用在彈簧上，使彈簧的形狀發生了變化．

掛一個物體和掛兩個物體彈簧的伸長量是什麼關係？説明了什麼？

彈簧的伸長量相同，説明一個力作用在彈簧上與兩個力共同作用在彈簧上產生的效果相同．

一個力（F）產生的效果跟兩個力（ 和 ）共同作用產生的效果相同，這個力（F）就叫那兩個力（ 和 ）的合力．求兩個力的合力叫二力的合成．

在講解中要求同學注意，合力不是力的和，在後面的研究中同學們會逐步加深對這個問題的理解．請同學們列舉一個物體受兩個力作用的事例，前邊舉過的事例也可以重複．（學生邊舉例，教師邊在黑板上畫出示意圖，以便於分析）

【例1】  一個人在前面拉車，另外一個人在後邊推車．

【例2】  兩個人共同提一桶水．

【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？

有兩個力互成角度的`，也有兩個力在一條直線上的．

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．請同學們首先根據日常生活中的經驗猜想一下，這兩種情況合力的大小和方向與兩個力的大小和方向是什麼關係？

在學生思考的基礎上，請同學説出自己的猜想，教師把同學猜想的大意寫在黑板上．

請同學們打開課本看書上兩個實驗示意圖和相關説明，看完後親自完成這兩個實驗；驗證一下自己的猜想．

學生看書，然後開始實驗，教師在同學中間巡視並進行指導，實驗結束後提問．

同一直線上，方向相同的兩個力合力的大小及方向與兩個分力是什麼關係？

同一直線上，方向相同的兩個力的合力的大小等於這兩個力的大小之和，合力的方向跟這兩個力的方向相同．

同一直線上，方向相反的兩個力合力的大小及方向與這兩個分力是什麼關係？

同一直線上，方向相反的兩個力的合力大小等於這兩個力的大小之差，合力的方向跟較大的那個力相同．

在完成上述內容的基礎上教師可提問：兩個小孩共同提一桶水，每個人都對水桶施加了一個力，大人一個人提一桶水，她對水桶如果施加的是一個豎直向上的力，如果他們提的是同一桶水，那麼大人施加的力和兩個小孩施加的力的效果是否相同？

［學生］效果相同．

［老師］兩個小孩子所用力的合力的大小與大人施加的力的大小是什麼關係？

［學生］相等．

［老師］在這種情況下，大人所用力的大小是否等於兩個小孩所用兩個力的和？

［學生］不等．

［老師］為什麼？

學生今天我們研究的是同一直線上的兩個力的合成，這兩個小孩施加的兩個力不在同一直線上，不能用同一直線上二力合成的規律來研究這個問題．

（三）總結、擴展

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力的合成問題．互成角度的兩個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，這個平行四邊形的對角線就是它們合力的大小和方向．（以兩個小孩提水桶問題為例，用平行四邊形法則求出它們的合力）實際上同一直線上兩個力的合成問題，是互成角度二力合成的特殊情況，課本第六節就是這方面的內容，同學們感興趣可以先看書自學，然後我們再一起探討．