江西省南昌三中高中物理 3.5力的分解教学设计 新人教版必修1.doc

3.5力的分解教学设计一、教材分析 力的分解和力的合成均是矢量运算的工具，是高中物理的基石。本节内容从拖拉机拉着耙子的生产实例入手，引入力的分解概念，介绍力的分解同样遵守平行四边形定则。与力的合成相比，力的分解难点是一个确定的合力可以对应无数组分解的方法，力的分解不是唯一的，本教材指出对一个已知力的分解要根据实际情况来进行分解。与传统教材不同的是，本教材引入了三角形定则，指出矢量相加的法则，最后很自然地引入了矢量和标量的概念。二、教学目标【知识与技能】1.理解力的分解概念，强化“等效替代”的物理思想；2.理解力的分解是力的合成的逆运算；3.初步掌握一般情况下力的分解要根据实际需要来确定分力的方向；4.会用作图法和直角三角形的知识求分力；5.能尝试运用力的分解解决一些日常生活中的有关物理问题，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识；6.能区别矢量和标量，知道三角形定则，了解三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。【过程与方法】1、强化“等效替代”的思想。2、培养观察、实验能力。3、培养运用数学工具解决物理问题的能力。4、培养用物理语言分析问题的能力。【情感态度与价值观】1、通过分析日常现象，培养学生探究周围事物的习惯。2、培育学生发表见解的意识和与他人交流的愿望。三、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四、教学难点应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算五、教学方法：探究、讲授、讨论、练习六、教具：多媒体课件、台秤、钩码、砝码、细绳、薄板钢条用一根细线提起一个重物和用两根细线七、教学过程在实验演示之前先展示问题师：是一根细线容易断还是两根细线容易断?生：(非常肯定地回答)当然是一根细线容易断 实际演示，当两根细线之间的夹角较大时，两根细线中的一根先断通过实际实验，和学生的认识形成较大的反差，可以激发学生兴趣，引发学生进一步的思考师：我们学习完这一节课“力的分解”之后就会明白这个问题一、引入新课教师活动：复习提问什么是合力、分力、力的合成；力的合成所遵守的法则是什么？合力与分力的关系怎样？二、进行新课1、力的分解展示3.5-1耙的示意图和工作图，引导学生阅读课文并讨论：1、斜向上对杆的拉力f产生了什么效果？2、这样的效果能不能用两个力f1和f2来实现？方向怎样？3、f1和f2与 f产生的效果是相同的，那么能个能用f1和f2来代替f呢？提问:拖拉机拉着耙,对耙的力f产生了什么效果?在教师的引导下，回答问题。1、一个效果是使耙克服泥土的阻力前进，另一个效果是把耙向上提。2、一个水平的力f1使耙前进，一个竖直向上的力f2把耙向上提。3、可以。教师总结引导：1、f可以用 f1和 f2来代替，f1和 f2就是力f的分力。求一个力的分力叫做力的分解。2、而f1和f2的合力就应该是f。这说明力的分解和力的合成是怎样的关系？说明力的分解是力的合成的逆运算。既然力的分解是力的合成的逆运算，那么力的分解也必然遵循平行四边形定则，即把一个已知力f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邻边，就表示力f的两个分力。而我们知道一条对角线可以做出无数个平行四边形，那么在进行力的分解的时候，可以有无数组解。（可以在图中比较一下合力与分力的大小关系） 例： 物体静止在倾角为斜面上，所受重力产生怎样的作用效果？如何分解？两个分力的大小与斜面倾角有什么关系？由学生分析：（1）g方向竖直向下，又不能下落。在垂直于斜面方向产生紧压斜面的力的作用效果；在沿斜面方向上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。（2）两分力方向确定了，分解是唯一的。（3）f1=gsin, f2=gcos迷你实验：在水平伸出的手掌上放一本书，然后手逐渐倾斜，直至书下滑。师：当书放在平伸的手掌上时，同学们有什么感受？当手逐渐倾斜时，又有什么感受？说明了什么？引导学生：手平伸时，只感到手掌受到书的压力回答：说明书所受的重力只产生一个使它紧压手的作用效果当手倾斜时，除感到手掌受到压力外，还感到书有沿手党下滑的趋势师总结：这些感受说明重力产生了两个作用效果，使书沿手掌下滑和使书紧压手掌，因此，重力g可以分解为这样两个分力：平行于掌面的下滑力f1和垂直于手掌向下的力f2，师进一步提出问题：当手掌逐渐倾斜时，同学们是否感到手掌受到的压力越来越小，而且明显感到书沿手掌下滑的趋势越来越大直至书下滑？这是为什么？（引导学生用f1= gsin f2=g cos来分析）通过这个表达式分析：1、当变化时，f1和 f2的大小如何变化？2、在车辆上桥和下桥时，f1各起到什么作用？3、通过这个结论，我们再来解释高大的桥为什么要造很长的引桥？小结：1、当增大时，f1增大，f2减小。2、上桥时阻碍车辆前进，下桥时使车辆越来越快。3、引桥越长，越小，f1越小：上桥时的阻碍作用减小，从而比较容易上桥，下桥时的加速作用会减小，从而保障行车时的安全。例、放在水平地面上的物体受到一个斜向上方的拉力下的作用，下与水平方向成角，如图示，怎样把力下按其作用效果分解？它的两个分力大小，方向如何？请学生猜想学生猜想：力f产生竖直向上和水平向前的两种效果师演示：一物块放在台秤上用弹簧秤斜向上拉现象：台秤示数减小，物块滑块。师：实验表明，同学们的猜想是对的，即力f可分解为竖直向上的力f2和水平方向的力f，f1=fcos f2=fsin边讲边画，如图所示2、矢量相加法则教师活动：通过前面的分析我们已经知道，力是矢量，力的合成和分解都要遵循平行四边形定则求两个力的合力时，不能简单地把两个力的大小相加。我们还学习过另外一个矢量位移，两个位移的合位移应如何求解呢？ 引导学生阅读课文，逐个解决问题。学生活动：学生反思，阅读课文，讨论后回答：位移相加时仍遵循平行四边形定则。教师活动：从另一个角度来看，两个位移与它们的合位移又组成一个三角形，阅读课文，思考讨论下面的问题：l、什么是平行四边形定则？2、三角形定则与平行四边形定则一样吗？3、什么是矢量？4、什么是标量？教师归纳、总结学生活动：学生看书讨论相关问题，记忆相关知识。点评：前后联系，深入探究，记忆分析教师活动：提出问题：一个物体的速度v1在一小段时间内发生了变化，变成了v2 ，你能根据v1、v2，按照三角形定则找出变化量 v吗？教师归纳总结，进一步理解三角形定则，让学生体会：末矢量总是平行四边形的对角线，等于初矢量与变化量之和。学生活动：学生回顾所学知识，独立完成后，讨论并回答。点评：进一步加深对所学知识的理解教师活动：根据学生答案，做出评价和讨论。学生活动：仔细思考，认真体会。点评：矢量相加的法则比较抽象，这里利用位移的概念引入，便于理解，这一部分内容课本讲解十分详细，而且便于学生自学，这里教师只做引导，培养学生自学能力，加深对概念的理解和记忆。（1）位移矢量相加也遵守平行四边形定则（2）三角形法则把两个矢量头尾相接从而求出合矢量的方法叫做三角形法则位移相加时仍遵循平行四边形定则。从另一个角度来看，两个位移与它们的合位移又组成一个三角形.（3）矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量叫矢量。（4）标量：只有大小没有方向，求和时按算术法则相加的物理量叫矢量。（5）讨论力的分解原则无条件限制结论：无条件限制的分解具有任意性。有条件限制（能求解出确定的分力）条件一：已知两个分力的方向。将力f分解为沿oa、ob两个方向上的分力时，可以从f矢端分别作oa、ob的平行线，即可得到两个分力f1和f2.条件二：已知一个分力的大小和方向。已知合力f及其一个分力f1的大小和方向时，先连接f和f1的矢端，再过o点作射线oa与之平行，然后过合力f的矢端作分力f1的平行线与oa相交，即得到另一个分力f2， 条件三：已知一个分力的方向和另一个分力的大小。已知合力f、分力f1的方向oa及另一个分力f2的大小时，先过合力f的矢端作oa的平行线mn，然后以o为圆心，以f2的长为半径画圆，交mn，若有两个交点，则有两解（如图1）；若有一个交点，则有一个解（如图2）；若没有交点，则无解（如图3）.例：分解一个力，若已知它的一个分力的大小和另一个分力的方向，以下正确的是a只有惟一一组解 b一定有两组解c可能有无数组解 d可能有两组解解析：分解一个力，若已知其中一个分力的方向，可作出另一个分力的最小值，如图所示，f2=f sin（1）当f2f sin，无解（2）当f2=f sin，有惟一解（3）当f sinf2时，有两组解（4）当f2f时，有惟一解，所以正确答案是点评：利用几何知识求最小值是解本题的关键演示：让同学一手叉腰，另一同学按该同学的肘部，体会上臂和腰部的受力情况来完成。同学们经过亲身体会，讨论以下问题：1、上臂和腰部有什么感觉？2、这种感觉说明压肘部的力产生了怎样的效果？3、若用两个力来代替压肘部的力，这两个力的方向怎样？4、这两个力与压肘部的力的效果是相同的，那么能不能用这两个力来代替那一个力呢？5、这两个力与压肘部的力是什么关系？亲身体会，讨论问题结论：l、上臂有被拉伸的感觉腰部被刺痛的感觉。2、一个是拉伸上臂，一个是压紧腰部。3、一个沿上臂方向向外，一个沿下臂向腰部。4、可以。5、这两个力压肘部的力的分力。教师引导学生思考；l、压肘部的力可以怎样分解呢？2、为什么这么分解呢？讨论后作答：1、压肘部的力可以分解成一个沿上臂方向向外的拉力，一个沿下臂向腰部的压力。2、因为压肘部的力在这两个方向上产生了两个效果。讨论:作用在三角支架上的力 产生怎样的作用效果？如何分解？ 用铅笔、绳套、钩码组成一套演示力的分解的实验装置，绳套一端系在食指上，一端系在铅笔末端，铅笔的顶端顶在掌心上。在铅笔末端悬挂钩码，体会食指和掌心受力的情况，以体验拉力产生的效果，揣摩分力的方向。点评：培养学生的动手操作能力教师活动：同学们经过亲身体会，讨论以下问题：1、食指和掌心有什么感觉？2、这种感觉说明铅笔末端悬挂钩码后产生的拉力产生了怎样的效果？3、若用两个力来代替悬挂钩码后产生的拉力，这两个力的方向怎样？4、这两个力与悬挂钩码后产生的拉力的效果是相同的，那么能不能用这两个力来代替那一个力呢？5、这两个力与悬挂钩码后产生的拉力是什么关系？学生活动：学生通过亲自动手，亲身体会，讨论问题结论：l、食指有被拉伸的感觉掌心有被刺痛的感觉。2、一个是拉伸细线，一个是压紧铅笔。3、一个沿细线方向向外，一个沿铅笔向里。4、可以。5、这两个力是悬挂钩码后产生的拉力的分力。点评：通过实际操作和亲身体会，培养学生用物理语言分析问题，解决问题的能力。教师活动：教师引导学生思考；l、悬挂钩码后产生的拉力可以怎样分解呢？2、为什么这么分解呢？学生活动：学生讨论后进行作答：1、悬挂钩码后产生的拉力可以分解成一个沿细线方向向外的拉力，一个沿铅笔向里的压力。2、因为悬挂钩码后产生的拉力在这两个方向上产生了两个效果。点评：进一步探索，逐步推导。教师活动：那么在实际问题中进行力的分解时应遵循什么原则？ 教师引导学生总结：按照力的实际作用效果进行分解。现在我们知道，在实际问题中进行力的分解时，要按照力的实际作用效果进行分解。下面我们来研究一个实际问题。f1f2讨论：有一个成语叫“迎刃而解”，同学们知道它出自哪里吗？晋书杜预传：“今兵威已振势如破竹，数节之后，皆迎刃而解，无复着手处也”。意思是说用刀从竹子上端劈下，只要劈几节，竹子两片就自动分裂开来。我们都知道刀是非常锋利的，刀之所以锋利在于它的刃部，刀刃在物理学中称为劈，它的截面是夹角很小的锐角三角形师提问：刀刃的夹角越小，我们说这把刀越锋利，越能切开物品，这是为什么？（学生讨论）教师引导学生分析：当我们用刀劈开木头时，木头向外分裂开，可见木头有受到向外的力的作用，那么，这两个力是怎样的？设横截面顶端夹解为如图所示（边讲边画）由几何知识可知f1=f2=f/sin 可见，越小，f1、f2越大，这就是为什么刀越锋利越容易切开物品之原因。现在应用我们今天所学知识来解决一个实际问题，问题（多媒体展示）：一位同学发现，在离他不远处有一辆汽车，陷在泥沼地里司机费尽九牛二虎之力也不能将车推离困境，甚至连他去帮忙也无济于事，但是他在车的货箱中发现了一根较结实的长绳，同时又看见离车不远处有一颗大树，这时他高兴的对司机说有办法把汽车拉离泥沼地了。结果只他一个就把汽车拉离泥沼地了。这位同学是怎样办到的？请画简图解释。生：讨论交流师：哪位同学能说说你的思路？生：将绳拉紧并将两端分别绑在树和汽车上，人从绳的中间用力向一侧拉绳，这样便