第4节 力的合成
【教学目标】
1．知识与技能：
（1）能从力的等效性理解合力和力的合成概念。
（2）能通过实验探究求合力的方法——力的平行四边形定则,并知道它是矢量运算的普遍法则。
（3）初步掌握运用平行四边形定则求合力的要领,会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力。
（4）知道合力的大小和分力间夹角的关系。
（5）能应用力的合成知识分析日常生活中有关问题，培养学生理解问题、解决问题的能力。
2．过程与方法：
（1）通过学习合力和分力的概念，了解物理学常用的方法——等效替代法。
（2）经历应用探究实验的方法来研究共点力合成的平行四边形定则。
3．情感态度与价值观：
（1）在探究求合力的实验过程中，培养学生严谨的科学态度和团结合作精神。
（2）培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。.
【教学重点难点】
1．重点：理解合力、分力的概念及力的合成的方法。
2．难点：平行四边形定则的理解与应用。
【课前准备】
1．多媒体课件。
2．实验器材：分组用（木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计、刻度尺、量角器、铅笔）。演示用（分力、合力关系模拟演示器，钩码，自制教具）
【教学过程】
一．导入新课
1．利用多媒体课件，播放生活中的实例（一个大人和两个小孩分别提同一桶水）,说明两个或两个以上的力的共同作用效果与一个力的作用效果是等效的。
2．演示1：模拟上面生活中的实例，演示两个力的共同作用效果与一个力的作
用效果是等效的。将生活实例搬入物理课堂来研究。
3．复习提问：初中已经学过一个力F与两个力F1、F2的效果相同，它们之间的关系是什么？
学生回答后多媒体课件播放：
（1）一个力的作用效果和几个力的作用效果相同，则这一个力叫做那几个力的合力，那几个力称为这一个力的分力。
（2）求几个力的合力的过程，叫做力的合成。 （力的合成是一种等效替代的方法，即用一个假设的力去替代几个共同作用的力，替代后这一个力的效果与原来的几个力是相同的。但合力并不客观存在，它是假想的力，是用来替代客观存在的分力的）。
引入课题并板书 3.4力的合成
二．推进新课
[探究求合力的方法]
复习提问：初中已学过同一直线上两个力的合成，请同学们说一下合成方法。
学生回答后多媒体课件播放：
（1）同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于两个力的大小之和，方
向跟这两个力的方向相同。
（2）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，
合力的方向跟较大力方向相同。
提问：如果两个力不在同一直线上，而是有一定的夹角，其合力与分力的大小、
方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？
引导学生认真观察演示实验1，并思考问题：5个钩码的重量是2.5牛，两侧
两个拉力的合力大小一定也是2.5牛。问题是：两个分力的大小分别是F1=1.5牛、F2=2牛，F1、F2两个数值相加并不等于2.5牛。从这个例子我们得到是合力小于两分力之和，合力F比两分力F1、F2大，它们的关系总是如此吗？如果不是，它们之间到底有什么关系呢？
演示2：借助合力与分力关系模拟演示器，用演示1的装置探究互成90度角的
两个力F1、F2的合成情况。（将两个分力F1、F2和合力F在黑板上用图示法表示出来，学生很容易发现互相垂直的两个分力的合成，其合力正好是以两分力为邻边做出的平行四边形的对角线）
引导说明：两个分力互相垂直时合成和同一直线上两力的合成一样，也是一种
特殊情况，两个分力互相不垂直是不是也有这个规律呢？请同学们根据教材提示用现有的实验器材去验证自己的猜想。
学生探究，分组实验
教师强调：实验进行前设计实验时要思考的几个问题：
用什么方法找出分力F1、F2及合力F?
怎样才能使合力F的作用效果与两分力F1、F2作用效果相同？
实验过程中需要记录哪些实验数据？怎样直观简洁的把各个力的大小和方向表示出来？
教师巡视学生实验情况，适当的时候做些必要指导。
指导1 为了保证效果相同， 两次都要把结点拉到同一个位置。
指导2 在使用弹簧测力计测量力的大小时，要注意其零刻度及最小刻度，同时
要注意正确使用并正确读数。
指导3 在确定力的大小和方向时：一位同学用两只弹簧秤分别钩挂细绳套，
用互成角度的两个力拉结点，使橡皮筋的结点伸长到O点；另一位同学先将O点做个标记，然后记下两弹簧秤的读数，这就是力的大小。沿细绳方向在适当位置定下两点，确定力的方向。
得出结论
请做的较快的小组代表汇报本组的实验情况，是否找到两个力的合成规律，如果
发现了用自己的语言表述出来。如能配合自己的实验数据说明更好。
对还没有发现规律的同学引导他们仿照别的同学做法重新做一下，看看合力是
否跟平行四边形的对角线重合。
学生探究结束后教师总结力的合成平行四边形法则，并用多媒体播放：
（1）求互成角度的两个力的合力，不是简单的将两个力相加减，而是用表示两个
力的有向线段作为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。
（2）力是矢量，矢量的合成规律都是相同的，所以平行四边形定则适用所有矢量
的合成。比如位移、速度、加速度等。
[应用与提高]
1.例题（多媒体展示）:两个小孩的最大力量都是160N,且他们都用与竖直方向
成60°夹角的力提桶，他们能提起总重200牛的一桶水吗?他俩最多能直接共同提起多重的物体?
分别用作图法和三角形的知识求解（板书求解过程）。
2.巩固练习多媒体播放：两个力互成60°角，大小分别为90N和120N，用作图
法求出合力的大小和方向。
提问：我们已经知道了两个力的合成方法,如果是两个以上的力同时作用在物体
上，又如何求他们的合力呢？
学生思考讨论后会得到：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，最后就得到这些力的合力。
老师肯定学生的回答是正确的，并用多媒体演示几个力的合成方法.演示后强调:
能这样求几个力的合力是有前提的，那就是这些力必须是共点力。用多媒体播放图片说明什么是共点力并小结:
（1）如果一个物体同时受到两个或更多的力的作用，这些力共同作用在同一点上，
或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这些力就称为共点力。
（2）力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。
[合力大小与分力夹角的关系]
思考与讨论：两个分力大小一定的情况下，合力的大小与两分力间夹角有什么关
系？什么情况下合力最大?什么情况下合力最小?合力的取值范围是什么?
运用合力与分力关系模拟演示器演示：使两个分力之间的夹角θ由00→1800变化
时，合力的大小由大逐渐变小,从而得到：
（1）合力F随θ的增大而减小；
（2）当θ=00时，合力F有最大值Fmax= F1+Ｆ2 ，当θ=1800时，合力F
有最小值Fmin= F1-Ｆ2。| F1-Ｆ2 |≤F≤| F1+Ｆ2|
（3）合力F既可以大于也可以小于或等于任意一个分力。
三、课堂小结
这节课我们首先是根据等效替代的办法用实验探究出力的合成的平行四边形法
则，然后应用平行四边形定则去求两个共点力的合力，并且用模拟仪器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。
四、布置作业
1、P64 问题与联系 （ 3、4）
2、有F1＝5N，F2＝8N，F3＝10N，他们之间的夹角可以任意改变，求他们的最大
合力和最小合力。
五、板书设计
1、合力与分力
力的合成
2、力的合成遵循平行四边形定则
内容：两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两
个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。
3、共点力
4．例题解题过程
【点此下载】