【教案】+同一直線上二力的合成（教學設計）（人教版2024）八年級物理下冊

8.4同一直線上二力的合成（教學設計）年級八年級授課時間課題8.4同一直線上二力的合成教學目標1.認識力的合成，知道合力與分力都是從力的作用效果來定義的。2.通過實驗探究，獲知在同一直線上同方向與反方向上力的合成規(guī)律。教材分析本節(jié)內(nèi)容包括兩部分：“力的合成”“同一直線上二力的合成”?！傲Φ暮铣伞边@部分是通過“一個大人和兩個小孩提起一桶水”事例來展示力的作用效果的，引出合力、分力及力的合成的概念。然后通過“想想議議”中“兩個人搬運貨物”事例提出合力與分力的關系問題。通過演示實驗“同一直線上二力的合成”得出二力合成的規(guī)律。學情分析學生在生活中見到同一直線上受兩個力的例子較多，但對合力、力的合成概念感到陌生，所以在教學中利用力的作用效果進行突破，學生較易理解。在對同一直線上二力的合力的學習時，對合力的大小易接受，但往往不注意分力及合力的方向，通過畫出分力與合力示意圖的方式，使其直觀化，使學生注意區(qū)分力的方向，從而確定正確的計算方法。另外在探究同一直線上二力的合成的實驗中，注重了對數(shù)據(jù)分析的處理，加強學生對實驗數(shù)據(jù)的分析能力和歸納總結能力。教學重點讓學生通過對實驗探究的參與，認識同一直線上二力合成的情況。教學難點讓學生了解等效代替的科學方法，認識等效代替對物理探究的重要作用。教學器材彈簧測力計、支架、橡皮筋、小圓環(huán)、細繩等。多媒體ppt，包含視頻：《合力、分力的概念》、《同一直線上二力合成的實驗》、《同一直線上二力合成的應用》等。教學過程教師活動學生活動導入新課列舉事例：如圖所示，一個人費勁拉車時，有人在后面幫忙推車時，拉車人會輕松一些。生活中的物體往往同時受到多個力的作用。怎樣分析這樣的力學問題呢?你認為能用一個力代替幾個力同時作用的效果嗎?思考問題，進入情境。學習新課一、力的合成1.現(xiàn)象探究:一個力和幾個力的作用效果【播放ppt圖片，提問】分析圖中三組事例，能得出什么結論？甲乙（1）甲圖中一桶水在兩個力的作用下被提起；這桶水在一個力的作用下也能被提起。（2）乙圖中兩只螞蟻才能挪動一片樹葉；而一只甲殼蟲就能挪動這片樹葉。丙（3）丙圖中用一臺拖拉機將陷入泥潭的汽車拉了出來；而一群中學生齊心合力也可以把汽車從泥潭中推出?！咎骄繗w納】兩個小孩的拉力與一個大人的拉力對水桶的作用效果相同；一只甲殼蟲的力和兩只螞蟻的力對樹葉的作用效果相同；拖拉機對汽車拉力的作用效果和同學們推汽車推力的作用效果相同。2.合力與力的合成（1）合力：如果一個力（F）單獨作用的效果與幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力，組成合力的每一個力（如F1和F2）叫作分力。（2）力的合成：求幾個力合力的過程叫作力的合成。（3）合力與分力的理解①同時性：幾個分力必須是同時作用在同一個物體上。②非共存性：對物體進行受力分析時，考慮了合力，就不能再考慮分力，考慮了分力，就不能再考慮合力。③等效性：合力并不是分力的總和，而應從力的作用效果來判斷，運用等效替代的思想，它可以替代那幾個分力，即合力的實質為分力的“等效力”。【播放視頻】——《合力、分力的概念》【例題1】如圖所示，兩個小孩能拎起一桶水，一個大人也能拎起同一桶水．由此可知，一個大人的作用力產(chǎn)生的效果跟兩個小孩共同作用產(chǎn)生的效果_______，大人的作用力相當于______（填“合力”或“分力”），每個小孩的作用力相當于______（填“合力”或“分力”）。【答案】相同，合力，分力。【解析】兩個小孩能拎起一桶水，一個大人也能拎起同一桶水．由此可知，一個大人的作用力產(chǎn)生的效果跟兩個小孩共同作用產(chǎn)生的效果相同，大人的作用力相當于合力，每個小孩的作用力相當于分力。觀看事例，小組討論交流，分析三個實例的特點，歸納出共同的特征。引出并理解合力與力的合成概念。觀察視頻，理解合力概念，知道什么是力的合成。做題1并進行解析，加深對合力概念的理解。學習新課二、同一直線上二力的合成【通過想想議議中的物體，引出同一直線上二力的合成問題】如圖所示，在搬運貨物的時候，兩個人同時對車施加沿水平方向的拉力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?1.實驗：同一直線上二力的合成【實驗器材】支架、橡皮筋、小圓環(huán)、細繩、兩個彈簧測力計?！緦嶒灢襟E】（1）如圖所示，將橡皮筋一端固定，另一端與小圓環(huán)相連。把兩個彈簧測力計分別通過細繩與小圓環(huán)相連后，沿水平方向向右拉橡皮筋，將小圓環(huán)拉至O點，標記下此時小圓環(huán)的位置，并記錄兩個彈簧測力計的示數(shù)F1、F2。（2）只用一個彈簧測力計拉橡皮筋，將小圓環(huán)再次拉到O點，記下彈簧測力計的示數(shù)F合。改變拉力F1、F2的大小，多做幾次實驗。將F合與F1、F2的示數(shù)進行比較，并分析F合與F1、F2方向的關系。項目F1/NF2/NF合/N大小方向（3）如圖所示，用兩個彈簧測力計沿相反的方向水平拉橡皮筋，標記下此時小圓環(huán)的位置O'，并記下兩個彈簧測力計的示數(shù)F1'、F2'。（4）再用一個彈簧測力計將小圓環(huán)拉到O'點，記下彈簧測力計的示數(shù)F'合。改變拉力F1'、F2'的大小，多做幾次實驗。將F'合與F1'、F2'的示數(shù)進行比較，并分析F'合與F1'、F2'方向的關系?！緦嶒灁?shù)據(jù)與分析】（1）同一直線上同方向二力的合成比較（1）與（2）兩次實驗中F1、F2和F合之間的大小與方向的關系。分析與結論：F1與F2同向，F(xiàn)合產(chǎn)生的作用效果與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同時，F(xiàn)合=F1+F2，方向與F1、F2的方向相同。（2）同一直線上反方向二力的合成比較（3）與（4）兩次實驗中F1'、F2'和F'合之間的大小與方向的關系。分析與結論：F1'與F2'反向，F(xiàn)'合產(chǎn)生的作用效果與F1'、F2'共同作用產(chǎn)生的效果相同時，F(xiàn)'合=F1'-F2'，方向與F1'的方向相同。項目F1'/NF2'/NF'合/N大小方向【實驗結論】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；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?！窘涣饔懻摗浚?）只有同一物體所受的力才可合成。（2）不同性質的力也可以合成。（3）研究方法：在研究物理問題時，有時為了使問題簡化，常用一個物理量來代替其他所有物理量，但不會改變物理效果，比如用合力替代各個分力，這種研究方法叫做等效替代法。物體受到幾個力作用時，其產(chǎn)生的效果與一個力的作用效果相同。所以我們在研究力的時候，既可以用一個力替代幾個力，也可以用幾個力替代一個力，只要這種替代能保持同樣的效果?！静シ乓曨l】——《同一直線上二力合成的實驗》2.物體所受合力與運動狀態(tài)間的關系（1）靜止在水平桌面上的物體例如，花瓶在豎直方向上受到的力有：重力G與桌面支持力F，因為這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以這兩個力的合力是F合=G-F=0.結論：靜止的物體，所受的合力為0。（2）勻速運動的物體例如，勻速下落的跳傘運動員在豎直方向上受到的力有：重力G與與空氣的阻力f，因為這兩個力是一對平衡力，大小相等，所以這兩個力的合力是F合=G-f=0。結論：勻速運動的物體，所受的合力為0。（3）分析水平面上直線運動的物體（以小車為例）①若牽引力等于阻力，則合力為0，二力平衡，小車向左做勻速直線運動；②若牽引力大于阻力，則合力不為0，方向與小車運動方向相同，小車向左做加速直線運動；③若牽引力小于阻力，則合力不為0，方向與小車運動方向相反，小車向左做減速直線運動?！静シ乓曨l】——《同一直線上二力合成的應用》【例題2】某同學練習排球墊球時，排球離開胳膊后豎直上升，到達最高點后豎直下落。已知排球所受的重力約為2.7N，排球所受的空氣阻力與速度的大小有關，方向與運動方向相反。若排球在豎直上升過程的某時刻所受空氣阻力的大小約為0.5N，試計算排球此時所受合力的大小，并說明合力的方向。若在豎直下落過程的某時刻所受空氣阻力的大小也約為0.5N，則此時所受合力的大小和方向又是怎樣的?【解析】排球豎直上升時，受到的重力和空氣阻力方向均豎直向下(圖甲)，這兩個力的方向相同。F合=G+F阻=2.7N+0.5N=3.2N，方向豎直向下。排球豎直下落時，受到的重力豎直向下，空氣阻力豎直向上(圖乙)，這兩個力的方向相反。F合=G-F阻=2.7N-0.5N=2.2N，方向豎直向下?！纠}3】F1和F2是作用在同一物體上的兩個力，且作用在同一水平直線上。若其中F1=6N，方向是水平向右，且這兩個力的合力為16N。關于F2的大小和方向，說法中正確的是（D）A．一定是10N，且方向水平向右B．一定是22N，且方向水平向左C．可能是10N，且方向水平向左D．可能是22N，且方向水平向左【解析】F1和F2是作用在同一物體上的兩個力，且作用在同一水平直線上，其中F1為6N，方向是水平向右，要使這兩個力的合力為16N，則根據(jù)同一直線二力合成，F(xiàn)2可能是水平向右，與F1同向，即F2=F-F1=16N-6N=10N也可能是水平向左，與F1反向，即F2=F+F1=16N+6N=22N故ABC錯誤，D正確。故選D.【例題4】利用如圖所示的裝置探究同一直線上二力合成的規(guī)律，首先將皮筋的B端固定，再用兩個測力計沿相同方向拉A端，使A端到達某一點O并記錄下該點的位置，然后在表格中記錄下兩個拉力F1、F2的大小與方向。再用一個測力計拉皮筋A端，仍將A端拉伸到O點，記錄下此時拉力F的大小與方向。（1）實驗中用一個測力計拉皮筋時，仍要將皮筋A端拉伸到O點再讀數(shù)，這樣做的目的是使兩次相同。（2）通過該實驗可知F與F1、F2的大小關系是。（用字母表示）【答案】力的作用效果；F=F1+F2【解析】（1）實驗時，用兩個測力計沿相同方向拉A端，使皮筋A端拉伸到O點讀數(shù)，用一個測力計拉皮筋時，仍要將皮筋A端拉伸到O點再讀數(shù)，這樣做的目的是使F的作用效果與F1和F2共同作用的效果相同。（2）通過該實驗可知，F(xiàn)的作用效果與F1和F2共同作用的效果相同，則F=F1+F2。觀看ppt圖片，思考問題。觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，與老師一起分析實驗數(shù)據(jù)，歸納出結論。了解該實驗中所用的等效替代法。觀看視頻，了解探究過程。分析三個事例，知道物體所受合力與運動狀態(tài)間的關系。觀看視頻，會分析物體所受合力與運動狀態(tài)間的關系。做例題2，會根據(jù)同一直線上二力合成的規(guī)律，計算合力的大小，判斷合力的方向。做例題3，會根據(jù)同一直線上二力合成的規(guī)律，計算分力的大小，判斷分力的方向。做例題4，了解同一直線上二力合成的探究過程，會歸納出正確結論，知道研究方法。課堂練習課堂練習1．將一輛小車放在水平地面上。小明向右拉，拉力為200N；同時小紅向右推（如圖所示），推力為150N，他們對小車合力的大小與方向為（）A．350N，方向向右 B．200N，方向向右C．150N，方向向右 D．50N，方向向左【答案】A【詳解】小明沿水平方向向右用200N的力拉，小紅沿水平方向向右用150N的力推，故合力為二力之和，即200N+150N＝350N合力方向與二力方向相同，即水平向右，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。2．跳傘運動員背著打開的降落傘從空中豎直跳下，他所受的重力和空氣阻力的合力為100N，方向豎直向下，已知運動員和降落傘的總重為800N，則運動員所受空氣阻力大小為（）A．100NB．700N C．800ND．900N【答案】B【詳解】運動員下落時受到重力G和空氣阻力f的作用，這兩個力共線，反向；由于其合力為100N，并且方向向下，所以兩者的關系為F合=G-f則運動員所受空氣阻力大小為f=G-F合=800N-100N=700N故選B。3．兩個方向相反的力Fl和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1=5牛，F(xiàn)2=4牛，則它們的合力大小和方向為（）A．9牛，方向與Fl方向相同B．9牛，方向與F2方向相同C．1牛，方向與F1方向相同D．l牛，方向與F2方向相同【答案】C【詳解】兩個方向相反的力Fl和F2作用在同一物體上，F(xiàn)1=5牛，F(xiàn)2=4牛，則它們的合力為兩力之差F合=F1-F2=5N-4N=1N方向與較大的力F1方向相同，故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。4.下列四個現(xiàn)象中，一個力作用的效果與另外幾個力同時作用的效果不等效的是（）A．一只甲殼蟲和一群螞蟻勻速移動同一片樹葉的力B．一個同學和兩個同學勻速地將同一桶水從地面搬到桌子上的力C．一頭牛將一輛轎車和一群人將一輛卡車從泥沼中拉出來的力D．兩個人坐在一艘小船上，只有其中一個人劃和兩個人劃，使船勻速運動的力【答案】C【詳解】A．一只甲殼蟲和一群螞蟻勻速移動同一片樹葉的力，都是同一樹葉移動，力的作用效果相同，故A不符合題意；B．一個同學和兩個同學勻速地將同一桶水從地面搬到桌子上的力，都是一桶水搬到桌子上，力的作用效果相同，故B不符題意；C．一頭牛將一輛轎車和一群人將一輛卡車從泥沼中拉出來的力，牛拉的是轎車，人拉的是卡車，力的作用效果不同，故C符合題意；D．兩個人坐在一艘小船上，只有其中一個人劃和兩個人劃，使船勻速運動的力，力的作用效果相同，故D不符合題意。故選C。5.一個質量為0.5千克的小球，運動的過程中所受的阻力的方向始終與運動方向相反，且大小為1.2牛保持不變。求：（1）小球所受到的重力；（2）小球豎直上升過程中受到的合力及方向；（3）小球豎直下落過程中受到的合力及方向。（1）小球所受到的重力G=mg=0.5kg×9.8N/kg=4.9N（2）運動的過程中所受的阻力的方向始終與運動方向相反，且大小為1.2牛保持不變，小球豎直上升過程中受到的合力大小F=F1+G=1.2N+4.9N=6.1N方向豎直向下。（3）小球豎直下落過程中受到的合力大小F'=G-F2=4.9N-1.2N=3.7N方向豎直向下答：（1）小球所受到的重力4.9牛；（2）小球豎直上升過程中受到的合力6.1牛及方向豎直向下；（3）小球豎直下落過程中受到的合力3.7牛及方向豎直向下。6.探究同一直線上二力的合成實驗，把輕質彈簧的一端固定在O點，另一端用尼龍細線固定在彈簧測力計的掛鉤上，每次實驗時，都將彈簧由A拉伸到B位置。研究過程及實驗數(shù)據(jù)如圖a、b、c所示：（1）在a、b和c三次實驗中，都將彈簧拉伸到OB，目的是使每次實驗中力產(chǎn)生的___________相同；

（2）通過