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高中物理33《力的等效和替代》教案教学目标：1.理解力的等效原理和替代原理的基本概念；2.能够利用力的等效和替代原理解决实际问题；3.培养学生的观察力、分析能力和解决问题的能力。
教学重难点：1.力的等效和替代原理的概念和应用；2.能够应用力的等效和替代原理解决实际物理问题。
教学准备：1.教材：高中物理教材；2.课件：力的等效和替代的相关图示和例题。
教学过程：一、导入（5分钟）教师简单介绍力的等效和替代的概念，并举一个简单的例子，引导学生思考力的等效和替代在生活中的应用。
二、讲解力的等效和替代的概念（15分钟）1.分别讲解力的等效和替代的概念，强调它们在物理学中的重要性；2.通过图示和实际场景，帮助学生理解力的等效和替代的原理。
三、力的等效实验（15分钟）1.示范一个力的等效实验，让学生观察并记录实验现象；2.引导学生总结实验结果，并得出力的等效原理。
四、力的等效问题解决（20分钟）1.分别给学生提供几个力的等效问题，让学生运用力的等效原理解决问题；2.鼓励学生互相合作，讨论解决方法，并展示解题过程。
五、力的替代原理（10分钟）1.讲解力的替代原理的概念和应用；2.通过图示和实际场景，帮助学生理解力的替代原理。
六、力的替代实验（15分钟）1.示范一个力的替代实验，让学生观察并记录实验现象；2.引导学生总结实验结果，并得出力的替代原理。
七、力的替代问题解决（20分钟）1.分别给学生提供几个力的替代问题，让学生运用力的替代原理解决问题；2.鼓励学生互相合作，讨论解决方法，并展示解题过程。
八、总结与反思（10分钟）1.教师对本节课的内容进行总结，并与学生一起回顾重点和难点；2.让学生回答提出的问题，检查他们对本节课知识的掌握情况；3.学生随堂小结，反思本节课所学内容。
教学延伸：如果时间充裕，可以通过更多案例和实践，进一步巩固学生对力的等效和替代的理解。
还可以组织学生进行一些力的等效和替代的实验，提高学生的实验能力和科学素养。
第三节力的等效和替代一、共点力1．影响力的作用效果的因素有：力的大小、方向和作用点。
物理学中称之为力的三要素。
2．如果几个力都作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。
二、力的等效和替代1．如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力等效或可以相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。
从作用效果相同这一观点出发，根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。
2．求几个力的合力的过程或方法，叫做力的合成。
求一个力的分力的过程或方法，叫做力的分解。
三、寻找等效力 利用力的形变效果相同寻找等效力，得出的合力与分力的关系是：合力可以用以两个分力为邻边所作平行四边形的两个邻边之间的对角线表示，即对角线表示合力的大小和方向。
1.力的三要素：力的大小、方向和作用点。
2．如果几个力都作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力。
3．从作用效果相同这一观点出发，根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。
1．自主思考——判一判(1)共点力一定作用于物体上的同一点。
(×)(2)共点力一定作用于同一物体上。
(√)(3)合力与分力同时作用在物体上。
(×)(4)合力就是物体实际受到的几个力的和。
(×)(5)合力的作用效果与分力共同作用的效果相同，它们等效。
(√)2．合作探究——议一议(1)一个成年人或两个孩子均能提起同一桶水，那么该成年人用的作用力与两个孩子用的力效果是否相同？二者是否可以等效替换？图3-3-1提示：相同，可以等效替换。
(2)合力大小一定大于分力大小吗？提示：不一定。
由平行四边形的边长和对角线长度可知，合力大小可以比分力大，可以比分力小，还可以与分力相等。
1．共点力的几种情况(1)几个力同时作用于同一点(即力的作用点重合)，如图3-3-2甲所示。
图3-3-2(2)同时作用在同一物体上的几个力，虽然作用点并不重合，但是这几个力的作用线的正向或反向延长线能够相交于同一点，如图乙所示。
《力的等效和替代》教案一、教学目标1.知识与技能：（1）理解力的合成与分解与等效替代的关系（2）知道合力与分力的几何关系是构成平行四边形2、过程与方法：（1）在探究过程中理解等效替代的科学研究思想（2）培养实验设计与探究的能力3、情感、态度与价值观：（1）领略科学研究的综合性，在科学探究中形成严谨务实的态度。
（2）在探究过程中培养学生的协作、交流能力。
（3）联系日常生活现象，并能建构起简单的物理模型加以分析。
二、教材分析本节内容是粤教版独有的，在力的合成与分解前加上这节内容，让学生对等效替代思想先有一定的认识，再通过实验探究合力与分力的关系，这符合了粤教版物理教材尊重历史、尊重自然的特点。
教材通过对力的三要素、力的图示复习，得出准确表示力的方法，为规律的得出提供依据。
接着通过生活实例给学生渗透合力与分力的等效与替代的思想，让抽象的概念具体化，并激发学生寻找合力与分力的关系的兴趣，进行实验与探究，在实践中得出规律，为掌握平行四边形定则的学习做好铺垫。
矢量的运算法则是高中物理知识的一大难点，本节通过引导学生进行实验与探究活动，使学生在活动过程的体验中找寻物理规律，让学生感受到学习过程的快乐，同时增强了对该知识点的理解。
三、学情分析在前面的学习中，学生已基本掌握了力的特征，但对力的图示还未牢固掌握，特别是标度的选择，因此要在实验探究前要加以复习。
而合力与分力的概念、等效与替代的思想都比较抽象，学生较难理解，应通过生活实例让学生获得感性认识。
高中刚刚接触到矢量概念，在寻找合力与分力的关系时可能有困难，应适当降低探究的难度，重在探究过程的体验，在体验过程中，给予他们适当的启发和帮助，以培养他们兴趣和热情。
四、教学重点和难点1、教学重点（1）理解基本概念和等效思想（2）让学生经历“合力与分力的关系”的探究过程，学习科学探究的方法。
2、教学难点（1）探究合力与分力关系（平行四边形定则）并能理解应用（2）实验方案的设计以及从实验现象总结得出实验规律五、教具方木板、白纸、图钉、弹簧测力计（两个）、细绳、橡皮筋、刻度尺、三角板、水杯、自制教具六、教学过程设计这两种表示回、力的三画出两次人对水桶的作从生活现象中的等效替代联想到力的等效替代。
力的等效和替代力的图示
力的等效和替代力的图示1.力的图示是用一根带箭头的线段（定量）表示力的三要素的。
2.图示画法选定标度（同一物体上标度应当统一），沿力的方向从力的作用点开始按比例画一线段，在线段末端标上箭头。
3.力的示意图突出方向，不定量。
力的等效/替代 1.如果一个力的作用效果与另外几个力的共同效果作用相同，那么这个力与另外几个力可以相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。
2.根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。
求几个力的合力叫力的合成，求一个力的分力叫力的分解。
合力和分力具有等效替代的关系。
3.实验平行四边形定则P58。
《力的等效和替代》说课稿【课题】 3.3 力的等效和替代【教学时间】40 分钟【教学对象】高一的学生【教材分析】1、课程标准要求正确作出力的图示；理解力的合成与分解的本质与等效替代的关系。
2、教材地位与作用《力的等效和替代》是粤教版高中物理教材（必修一）第三章第三节内容。
在本节之前，学生已经学习了弹力和摩擦力的相关知识，掌握了受力分析的方法与步骤；下一节学习的内容为力的合成与分解，接着还会学习共点力的平衡条件和作用力与反作用力；本节讲解的《力的等效和替代》，起到承上启下的效果。
本节内容体现了探究过程在学生学习中的作用，可以培养学生自主获取知识的能力，让学生在观察与思考中认识力的基本知识和规律。
让学生认识到身边处处有物理、时时可以探究，激发学生的好奇心和学习的热情。
3、教材的思路与特点教材首先通过对影响力的作用效果的三要素的复习明确了共点力的概念；接着通过马德堡半球实验的介绍与分析提出了等效力，并结合学生身边的实际例子体会等效替代的科学思维，做到了化繁为简；然后在明确了合力与分力的概念后，通过互成角度力的等效替代实验，探究合力与分力的关系，揭示了合力与分力的关系的本质是符合平行四边形定则。
教材从学生比较熟悉的力的图示的复习开始，逐步展开，体现了由浅入深的设计；大量的生活实例让学生领悟到合力与分力的等效替代的思想，做到了化难为易，化抽象为具体；实验操作时，从悬挂了等量钩码开始研究，做到了化繁为简；教材还强调了进行多次试验，然后再归纳与总结得出平行四边形定则，体现了从特殊到一般的认知规律。
教材按照科学探究的步骤的进行安排，紧紧围绕学生的认知规律，引导学生进行实验与探究活动，使学生在探究活动过程与体验中找寻物理规律，让学生感受到学习过程的快乐，既增强了对该知识点的理解，也增强了学生的成就感。
【学情分析】1、知识储备力的三要素、力的图示2、心理特征好奇心强，有积极参与意识，有较强的观察能力。
3、思维障碍学生对数学中的几何知识在物理学中的应用不太熟悉；从实验数据中分析并归纳物理规律的能力的理性认知能力有所欠缺。
第九讲力的等效和替代一、课前热身1、 在做“验证力的平行四边形立则”的实验时，橡皮条的一端固左在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的0点，则下列说法中正确的是（ ）A. 同一次实验中，0点位置不允许变动B. 实验中，只需记录弹簧测力计的读数和0点的位置C. 实验中，把橡皮条的另一端拉到0点时，两只弹簧测力计之间的夹角必须取90°D. 实验中，要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调盯另一只弹簧 测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到0点2、 下列说法中错误的是（ ）• •A. 力的合成遵循平行四边形定则B. 一切矢量的合成都遵循平行四边形定则C. 以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线都是它们的合力D. 与两个分力共点的那一条对角线所表示的力是它们的合力3、 有三个共点力，大小分别是14N. 10N. 5N,其合力的最小值为（ ）4、将质量为m 的长方形木块放在水平桌而上，用与水平方向成a 角的斜向右上方的力F 拉着木块向右运动，如图1所示，则（）A. 力F 的水平分力为Feos a,等于木块受的摩擦力B. 力F 的竖直分力为Fsin a,它使物体m 对桌而的压力比mg 小C. 力F 的竖直分力为Fsin a,它不影响物体对桌而的压力D. 力F 与木块重力mg 的合力方向可以竖直向上5、如图2,某同学把放在斜而上的木箱的重力分解为H 和F2两个力，Fi 平行于斜面向下，F2垂直于斜而向下，下列关于这两个力的说法中, A. B ・ C ・D ・二、考纲考点知 识 点 要求程度矢量与标量I 力的合成与分解nA. 0 C. 5N D. 1NFi 是木箱受的力 F2是斜而受的压力F2是木箱受的力斜而受的压力与F2大小相等 图1三、学习目标仁通过“验证力的平行四边形立则”初步体会等效替代的物理思想匚2、进一步理解矢量和标量的槪念，掌握力的平行四边形定则，会用作图法和几何知识讣算合力。
3、知道什么是力的分解，了解力的分解的一般方法。
四、学习过程（一）力的等效和替代1、 _____________________________________________________ 影响力的作用效果是指力的三要素：分别为力的_____________________________________________ 、__________ 、_________ ・2、如果几个力都作用在物体的 ________________ ，或者几个力的作用线相交于 _____________ ，这几个力就称为共点力。
3、等效与替代是重要的科学思维方法之一，它能帮助将复杂问题简单化。
如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，我们称之为力的_________ 。
而且这个力与另外几个力可以相互替代，这就是力的_________ °4、一个力作用在物体上，它产生的效果和几个力共同作用在该物体上产生的效果相冋，这个力就叫做那几个力的_______ ,那几个力就叫做这个力的_______ 。
问题在做“探究合力与分力的关系”的实验中要注意些什么？例1、某同学做“验证力的平行四边形建则”实验时，主要步骤是：A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上：B. 用图钉把橡皮条的一端固左在板上的A点，任橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C. 用两个弹簧测力讣分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位垃0。
记录下0点的位置，读岀两个弹簧测力计的示数：D. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力斤和F2的图示，并用平行四边形定则求岀合力F：E. 只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使英伸长，读岀弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示：F. 比较F和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。
（1）有重要遗漏的步骤的序号是 _______ 和________（2）遗漏的内容分别是_____________________ 和________________________________练习1、将橡皮筋的一端固左在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个疑程为5N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到0点时，两根细绳相互垂直，如图3所示，这时弹簧测力计的示数可从图中读出。
（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_____ N和_________ N.（2）在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。
图3问题2：合力一定大于每个分力吗？例人关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（）A. 合力大小随着两夹角的增大而增大B. 合力随着两分力的夹角（不大于180°）减小而增大C. 合力大小一左大于分力中的较大者D. 合力不可能小于分力中的较小者练习2、作用在物体上同一点的两个力之间的夹角由0。
逐渐增大到180。
的过程中，合力的大（二）力的合成与分解 1、力的合成（1） _________________________________ 矢量和标量：既有大小又有 的物理量叫矢量，矢量的合成与分解都遵从__________________;只有大小没有 __________ 的物理量叫标量,标量按 __________ 求和。
（2） __________________________________ 力的合成：求几个力的 叫做力的合成。
（3） ____________________________________________ 平行四边形定则：用表示这两个共点力的线段为 _____________________________________________ 作 __________ .它的 ________就表示合力的大小和方向，这就是力的平行四边形泄则。
它可以求两个互成角度的共点 力的合力。
还可以根据需要简化成三角形。
（4） _________________________________ 两个共点力的合力范围： <F（5） 平行四边形立则可简化成三角形左则，如图4。
由三角形立则还可以得到一个有用的推论：如果□个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这门个力的合力为零。
问题3：力的合成遵循什么规律? 求合力的方法（1）作图法•作图法是先作力的图示，然后根 据平行四边形左则作如图5所示的平行四 边形，或如图6所示的三角形，再根据相 同的标度，确左出合力的大小，再用量角 器量出角度的大小，即合力的方向。
小将（ ）A. 逐渐增大C.先增大后减小B. 逐渐减小 D.先减小后增大（2）计算法。
做出力的合成示意图，将求解合力的物理问题变成数学的几何问题。
用平行四边形的对边平行且相等、菱形的对角线垂直且平分、勾股定理、正弦左理等来求解合力。
力的合成的几种特殊情况：①互相垂直的两个力的合成，如图7所示。
②夹角为e两个等大的力的合成，如图8所示。
③夹角为120°的两个等大的力合成，如图9所示。
④合力与一个分力相互垂直时力的合成，如图10所示。
F2例3、一个物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是100N,夹角为90。
，请用作图法和公式法分别求这两个力的合力。
练习3.物体受到互相垂直的两个力戸、E的作用.若两力大小分别为5少N、5N.求这两个力的合力。
如果两力方向相同时合力大小为多少？两力方向相反时，合力大小？问题4：如何确定三个或三个以上己知力的范围？例4、一物体同时受到同一平而内三个力的作用，下列几组力的合力不可能为0的是（A. 5 N、7 N、8 N B・ 5 N. 2 N. 3 NC・ 1 N. 5N、10N D・ 1 N、10 N. 10 N练习4、有六个共点力大小分别是只2F、3F、4F、5F、6F,相互间夹图8 图9角均为60°,如图笛所示，贝IJ它们的合力大小为图7 图10方向为)2F2、力的分解（1） 力的分解：求一个力的分力，叫做力的分解。
（2） 求分力的方法:① 力的分解遵循平行四边形法则，力的分解相当于已知对角线求_________ o ② 两个力的合力唯一确泄，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为 _______ 组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的 _________ 来分解。
问题5：力的分解遵循什么规律？例5、如图12所示，画岀光滑斜而上的小球的重力分解图问题6：力的分解有定解的条件是什么？仁已知两个分力的方向，求两个分力的大小时，有唯一解。
2、已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向时，有唯一解。
例6、（双选）在已知的一个力的分解中，下列情况具有唯一解的是（）A. 已知两个分力的方向，并且不在同一直线上B. 已知一个分力的大小和方向C. 已知一个分力的大小和另一个分力的方向D. 已知两个分力的大小练习6、将一个竖直向下的8 N 的力分解为两个力，其中一个分力方向水平，大小为6N,那 么另一个分力大小为（ ）A. 10 NB. 8 ND. 2 NC. 6N练习5、画出下列图13中F 的分力。
图13问题7：什么是正交分解？利用正交分解法分解力时所遵循的步骤如何？仁正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。
2、用正交分解法求合力的步骤：首先建立平而直角坐标系，并确定正方向把齐个力向x 轴、y 轴上投影，但应注意的是：与确左的正方向相同的力为正，与确定 的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向 求在x 轴上的各分力的代数和几介和在y 轴上的各分力的代数和F y 求合力的大小F =（（兀令亍F合力的方向：tana=」L （a 为合力F 与x 轴的夹角）例7、有5个力作用于A 点，这5个力的大小和方向相当于正六边形的两条邻边和三条对角线.如图14所示。
已知Fi=20N 则这5 (1) (2) (3) (4) F'图 14 RFi个力合力的大小为 ______ N,方向 ____________________ > 练习7、设有三个力同时作用在质点P 上，它们的大小和方向相当于 正六边形两条边和一条对角线，如图15所示，这三个力中 最小的力的大小为F,则这三个力的合力等于（ ）A. 3F B ・ 4F C ・5FD ・6F图15五、知能提高 例仁如图16所示，把球放在倾角为6的光滑斜而上，用一挡板使之处于静止状态，挡板如甲图 时斜而受到的压力为挡板受到的压力为 Fi ；如乙图时斜而受到的压力为挡板受 到的压力为F2,则（1） Ni. N2的大小之比为（2） Fi 与F2的大小之比为例2、完成以下“验证平行四边形定则”实验的几个主要步骤：（1）如图17-甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长,记下结点位宜0和两测力计的示数fi 、F 2以及两细绳套的方向。
