资源简介

7．4　同一直线上二力的合成
1．物理观念：
(1)认识合力的作用效果。
(2)知道什么是合力、分力，什么是二力的合成。
(3)能计算同一直线上两个力的合力大小并确定合力的方向。
2．科学思维：
(1)能从力的作用效果角度理解等效替代法在力的合成中的应用。
(2)能利用合力的知识间接判断生活中力的大小。
3．科学探究：
通过探究同一直线上两个力的合成，知道两个力的方向相同或相反时力的合成情况，并知道合力的方向。
4．科学态度与责任：
(1)经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养实践能力以及创新意识。
(2)善于从生活中的疑问发现物理学的魅力，培养“让生活走向物理，从物理走向社会”的基本理念。
教学重点：同一直线上二力合成的概念和合成方法。
教学难点：理解同一直线上二力合成的规律，尤其是方向相反时的合成。
铁架台，两个弹簧测力计，细线，滑轮，带指针的弹簧，刻度尺等。
一、情境引入
在日常生活中我们经常遇到这样的情况：当一个人用力推一个物体或提起一个物体时，如果力气不够，这时再过来一个人帮忙则往往会达到目的；但是如果换一个力气比较大的人，他一个人也可以达到目的。这时我们就说一个人经过努力达到的效果与两个人相同，今天我们就来专门研究这样的问题。
二、新课教学
探究点一　合力和分力
教师提问：同学们还能举一些与上面的情境中类似的例子吗？
学生思考、讨论并举例：
1．两个小孩共同提起一桶水，可以使水桶保持静止状态；一个大人单独提起同一桶水，也能使水桶保持静止状态。
2．一个人拉一辆车拉不动，再有一个人在后边推就可以把车推动；如果换一个力气大的人一个人就可以拉动。
3．一根木头一人扛起来比较费劲，如果两个人一人扛一头则可以比较轻松地扛起来，但效果是相同的。
教师总结：以上同学们举的实例都非常对，这里所说的效果相同，在物理学中我们叫它等效，也可以叫等效替代，等效替代是物理学中常用的一种方法。
教师讲解：如果一个力单独作用的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。在物理学中，求几个力合力的过程叫做力的合成。
探究点二　同一直线上二力的合成
要研究多个力的合成问题，可以先从简单的情况入手。同一直线上二力合成的情况最简单，是我们在初中阶段研究的重点。那么我们如何来确定同一直线上的两个力的合力的大小和方向呢？
演示实验1：同一直线上方向相同的二力合成。
实验过程：
1．如图(a)所示，将滑轮和附有指针的弹簧分别固定在支架上，将刻度尺竖直固定在支架的铁夹上，再把两根细线的一端共同拴在弹簧的自由端，让两根细线的另一端一起绕过滑轮并各与一个弹簧测力计连接。
2．同时拉两个弹簧测力计，使弹簧指针拉伸到刻度尺的刻度E处，分别记下两个弹簧测力计的示数F1、F2。
3．如图(b)所示，改用一个弹簧测力计拉伸弹簧，使弹簧指针同样拉伸到刻度尺的刻度E处，记下弹簧测力计上的示数F合。
4．改变拉力F1、F2的大小，多做几次实验。将F合与F1、F2的示数进行比较，并分析F合与F1、F2方向的关系。
实验结论：同一直线上方向相同的两个力的合力大小，等于这两个力的大小之和，方向与这两个力的方向相同，即F合＝F1＋F2。
演示实验2：同一直线上方向相反的二力合成。
实验过程：
1．如图(c)所示，将附有指针的弹簧悬挂在支架的横杆上，将刻度尺竖直固定在支架的铁夹上，把一根细线的中间拴在弹簧的自由端，将细线的一端穿过弹簧，让细线的两端各与一个弹簧测力计连接。
2．同时向上和向下拉伸弹簧，使弹簧指针拉伸到刻度尺的刻度E处，分别记录两个弹簧测力计的示数F1′、F2′。
3．如图(d)所示，改用一个弹簧测力计拉伸弹簧，使弹簧指针同样拉伸到刻度尺的刻度E处，记下弹簧测力计上的示数F合′。
4．改变拉力F1′、F2′的大小，多做几次实验。将F合′与F1′、F2′的示数进行比较，并分析F合′与F1′、F2′方向的关系。
实验结论：同一直线上方向相反的两个力的合力大小，等于这两个力的大小之差，方向与较大的那个力的方向相同，即F合′＝F1′－F2′。
【拓展】处于平衡状态(受平衡力)的物体，合力为零；处于非平衡状态(受非平衡力)的物体，合力不为零。利用平衡状态和同一直线上二力合成的规则，我们可以分析物体的受力情况或者求解力。
【例题】跳伞运动员背着打开的降落伞从空中竖直跳下，它所受的重力和空气阻力的合力为10 N，方向竖直向下。已知运动员和伞具的总重为800 N，求运动员受到的空气阻力大小及方向。
解：运动员竖直向下运动的过程中所受合力的方向竖直向下，与重力同向，则重力较大，即F合＝G－f。所以f＝G－F合＝800 N－10 N＝790 N，方向竖直向上。
三、板书设计
7．4　同一直线上二力的合成
1．合力与分力
2．同一直线上二力的合成
(1)同一直线上的两个力方向相同时，F合＝F1＋F2，方向与这两个力的方向相同。
(2)同一直线上的两个力方向相反时，F合′＝F1′－F2′，方向与较大的力的方向相同。
《物理课程标准》提出：物理课程应改变过分强调知识传承的倾向，让学生经历科学探究过程，学习科学研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识，让学生带着生活中的疑问去经历物理问题从提出到解决的整个过程，经历探讨解决问题的不同策略及众多策略的最优化，体验到合作的重要性和真正的自主学习。

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