高中物理鲁科版必修1第2节 力的分解获奖教案

力的分解

教学目标

知识与技能

1.知道什么是力的分解，知道力的分解遵循平行四边形定则.

2.知道实际问题中将力按作用效果分解.

3.能用平行四边形定则或三角形定则进行力的运算.

过程与方法

1.通过设置问题，启发学生的思考，启迪学生的物理思维.

2.通过组织探究实验，训练学生明辨是非和分析推理的能力.

情感态度与价值观

1.通过组织探讨和探究实验，培养学生的合作精神.

2.让学生初步体会到物理学的和谐美和统一美.

3.通过分析实际问题，激发学生的学习兴趣.

教学重点

1.平行四边形定则和三角形定则在力的分解中的应用.

2.根据力的作用效果对力进行分解.

教学难点

1．正确分析力的实际作用效果；

2．应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算.

教具准备

多媒体课件、台秤、钩码、砝码、细绳、薄板钢条、橡皮筋、三角板、铅笔.

课时安排：

1课时

学习过程

问题引入

问题情境1:为什么山路通常“十八弯” 不能直接修建到山顶?

问题情境2:跨江大桥，高架桥为什么要修很长的引桥?

问题情境3:晒衣绳为什么不能绷得过紧？

知识链接

问题1：什么叫做力的合成？合力与分力是什么关系？

求几个力的合力的过程和方法叫做力的合成.等效替代关系

问题2：求合力遵循什么规律？

平行四边形定则

问题3：力的合成结果是否是唯一的？

是唯一的.

新课教学

一、力的分解

1.力的分解法则

问题1：什么是力的分解？

求一个力的分力叫做力的分解.

问题2：力的分解显然是力的合成的逆过程，大家想一想，力的分解应该用什么方法呢？遵循什么规律？

因为分力的合力就是原先被分解的那个力，所以力的分解同样遵循平行四边形定则，相当于把一个力作为平行四边形的对角线，那么，与力F共点的平行四边形的两个，就表示力的两个分力.

2.力的分解的多解性，探究唯一解的条件

学生练习：将某个力分解.（让三个学生到黑板上作图）

问题3：如果把一个已知的实际的力分解为两个分力，在没有任何限制的情况下，会得到几种结果呢？

从三个同学所做的结果我们知道，同一个力有不同的分解方法，如果没有什么条件的限制的话，一个力可以有无数种分解方法，都作研究显然不可能，那么我们究竟要研究哪一种呢？实际上一个力要如何分解，通常是根据实际情况来决定的.要注意，在力的分解中，合力是实际存在的，有对应的施力物体，而分力则是设想的几个力，没有与之对应的施力物体.这一点于力的合成相反.

问题4：加一些限制条件，再来研究一个力的分解情况(作图说明)

学生分类讨论：

①已知两个分力的方向

②已知其中一分力的大小和方向

※③已知分力F1的方向和分力F2的大小

※④已知两分力大小

①已知两个分力的方向，求两个分力的大小.如图所示，已知F和 、，显然该力的平行四边形是惟一确定的，即F1和F2的大小也就被惟一的确定了.

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.仍如图所示，已知F、F1和 ，显然此平行四边形也被惟一确定了，即F2的大小和方向（角）也被惟一确定了.

③已知一个分力的方向和另一个分力的大小，即已知F、（F1与F的夹角）和F2，这时则有如下的几种可能情况.

情况一：F＞F2＞F sin，有两解，如图所示，如果F2≥F时只有一个解.

情况二：F2＝F sin有惟一解，如图所示.

情况三：F2＜F sin时，无解，因为此时按所给的条件无法构成力的平行四边形.

④已知两个分力的大小，求两分力的方向.如图所示，当绕着F的作用线将图转过一定角度时，仍保持着F1、F2的大小为原值，但方向不同，所以其解是不惟一的.

3.确定分解的原则

问题5：在实际应用中，如何分解一个力呢？

先根据力的实际作用效果确定分力的方向

典例探究

例1.把一个物体静止在倾角为的斜面上，物体受到竖直向下

的重力，但它并不能竖直下落.那么，物体所受的重力会产生

什么样的作用效果呢？

演示：在斜面上放上物体如右上图

现象：重物下滑的同时，还发生了弯曲.

思考：重力产生两个效果是什么？

有向下垂直压斜面的效果和沿斜面使物体下滑的效果

分解方法：重力分解为这样两个分力——平行于斜面使物体下滑的分力F1，垂直于斜面使物体紧压斜面的分力F2.

分力的大小：   ，

讨论：分力F1、F2与什么因素有关？

实际应用：为了行车的安全，大桥的引桥一般都比较长，坡度比较小，目的是让汽车上坡不难，下坡不急，这样做的道理是什么呢？

思考与讨论：

（1）F1、F2是不是物体的真实受力？

不是、无施力物体

（2）能不能说F1是物体对斜面的压力？

     不能、作用点不同

例2.将物体放在水平弹簧台称上，用斜向上的拉力拉物体（学生观察现象）

演示：观察三次弹簧秤的读数有什么变化，并比较观察到的现象，分析作用在重物上斜向上的力有什么作用效果.

斜向上的力产生两个作用效果：一个是竖直向上拉物体；另一个是水平向右拉物体，如图所示.

4.思维的拓展（学生分析和解答）

例3.斜面上物体重力的分解.

     如图所示.

例4.三角支架悬物拉力的分解

活动：如图甲和乙，让学生用铅笔支起图中的绳子，可以使学生直观地感受到手指受到的是拉力，手掌受到的是压力，由此体会重力的实际作用效果，从而正确画出分力的方向.

思考与讨论：绳中力的大小？方向？ 杆中力的大小？方向？

小结：力分解的一般步骤：

1、分析力F的作用效果，根据力的作用效果，确定两个分力的方向；

2、把力F作为对角线，作出平行四边形得到分力；

3、求解分力的大小和方向。

练习：光滑球重力为G，细绳与墙的夹角为,求小球对细绳的拉力和对墙面的压力大小分别是多少？

典例探究

例1.物理与生活：怎样把陷在泥坑里的汽车拉出来？

例2.物理与生活：为什么刀刃的夹角越小越锋利？

教师：刀刃在物理学中称为“劈”,它的截面是一个夹角很小的锐角三角形。生活经验告诉我们，刀刃的夹角越小，越能切开物体。

二、课堂小结

1.力的分解:是力的合成的逆运算，遵守平行四边形定则

2.定解条件:

(1)已知两分力的方向

(2)已知一个分力的大小和方向

3.效果分解:

(1)据力的作用效果定分力的方向

(2)用平行四边形定则作平行四边形

(3)据几何知识求分力的大小和方向

当堂检测

1.给你一段棉线、一把刻度尺、一个质量已知的重物，试设计一种实验方案，测出此段棉线能承受的最大拉力.

解析：如图所示，在一根长度已知的细线的中央悬挂着重力已知的重物，然后沿着尺将双手慢慢分开，观察分开到什么距离时线断了，就可计算细线能承受的最大拉力.

答案：首先把重物系在棉线上，然后测出从棉线的悬点到线的端点的长度，取两段长度相等，设为L.把尺子水平放置，手持棉线的两端从中间向两端缓慢分开，当棉线刚好断裂时，记下棉线两端的距离S.重物的重力产生沿棉线方向的两个效果，把重力沿这两个方向分解，如图所示，由相似三角形知识，可得棉线能承受的最大拉力为

F＝

2.下列说法中正确的是（   ）

A.一个2 N的力可分解为7 N和4 N的两个分力 

B.一个2 N的力可分解为9 N和9 N的两个分力

C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力

D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力

3.要把一个已知力F分解为两个分力F1和F2，在下列哪些情况下可以得到唯一的解？

A.已知F1和F2的方向                     

B. 已知F1或F2的大小和方向

C. 已知F1的方向和F2的大小              

D. 已知F1和F2的大小

4.将一个大小为10 N的力分解为两个分力，如果已知其中的一个分力的大小为15 N，则另一个分力的大小可能是（   ）

A. 5 N                 B. 10 N             C. 15 N              D. 20 N

5.在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为（   ）

A.重力的斜面的支持力          B.重力、下滑力和斜面的支持力

C.重力和下滑力                D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力