沪科版必修1 4.2怎样分解力 教案(一).doc

教学设计42 怎样分解力教学设计(一)力的分解是继力的合成之后，对力的等效方式的进一步学习，是以后解决力学问题的一个重要方法，也是中学阶段学习其他矢量运算的基础。力的分解既是本章教学的重点，也是本章教学的难点。力的分解是等效思想的具体应用，等效思想是物理学重要的思想方法之一，学习力的合成时学生已有所了解。本节教学要注意让学生进一步了解和运用等效思想。通过力的合成与分解掌握力的平行四边形定则，为位移、速度、加速度、电场强度、磁感应强度等矢量的学习，为牛顿定律乃至整个高中物理的学习奠定了基础。学习本节内容需要的知识有：力的图示、力的合成、平行四边形定则和等效的思想方法。从生活中常见的现象入手，通过演示实验和学生分组实验的探究，从等效的角度启发学生认识合力和分力，建立分力、力的分解的概念。根据学生分组实验的自主探究的结果，通过分析、比较，总结出力的分解遵循平行四边形定则。根据学生对实例的分析，归纳、总结得出按力作用的实际效果进行分解的思想方法，以达到通过简单的个性问题的分析推广到一般的情况，起到突破难点的作用。本节课利用实验探究的方法，加深学生对等效思想的理解和应用，使学生熟练掌握按力的作用效果分解的基本方法。通过对简单实际问题的研究，使学生知道力的分解在生产和生活中的应用，从而自觉联系生活、生产和科技实际，激发求知欲望和研究周围事物的兴趣。教学重点理解分力和力的分解的概念，利用平行四边形定则进行力的分解。教学难点按实际作用效果分解力。课时安排2课时三维目标知识与技能1知道力的分解是力的合成的逆运算。2理解分力和力的分解的概念。3初步学会按力的实际作用效果来分解力。4初步学会用作图法求分力，初步学会用直角三角形的知识计算分力。5初步学会用力的分解知识解释一些简单的物理现象。过程与方法1通过本节学习，感受实验是建立物理概念、探究物理规律的必由之路。2通过用两个力等效地替代一个力，从而建立分力和力的分解概念，感受等效替代在力的合成与分解学习中的重要性。3通过对力按实际作用效果进行分解的探究过程，感受具体问题具体分析的方法。情感、态度与价值观1通过联系生活实际情景，激发求知欲望和探究的兴趣。2通过对力的分解实际应用的分析与讨论，养成理论联系实际的自觉性。3通过分组实验体验分工合作在实验过程中的重要作用，增强合作的意识。教学资源1教学器材(1)演示实验器材：一个1 kg的砝码，一根细线，夹角不同的两把刀(刀刃的夹角差距要大些)、gqy数字化实验室数据采集分析器、gqy多功能实验台、斜面上力分解实验仪、小车、两个力传感器等，一端系有细绳的木块等。(2)学生分组实验器材：木板、橡皮绳、细绳若干、白纸、图钉、自制定量研究力的分解遵循平行四边形定则的dis实验器材、力传感器、数据采集器、计算机等。2教学课件力的分解多媒体课件教学流程1教学流程图2教学的几个主要环节：本节课可以分为三个主要教学环节。第一环节，通过情景和学生活动引入力的分解的概念。第二环节，通过学生实验探究得出力的分解遵循平行四边形定则。第三环节，为通过实例的分析、归纳总结力按实际作用效果分解的步骤和方法。教学过程(一)情境创设故事创设情境从前有一个老樵夫，他有两个儿子。一天上午，老人从集市上买回两把没有开刃的斧头。回到家里，把两个儿子叫到身边说：“我买回两把斧子，你俩各拿一把上山砍柴，各砍各的，到天黑回来，看谁砍的柴多？”兄弟俩听完，老大马上提起斧头、扛起扁担，跑到山上去砍柴去了；而老二接过斧头，一看斧刃厚厚的，就在家里找了一块磨石“霍霍”地磨了起来，过了好大一阵子，斧头终于磨得很锋利了，这才动身去砍柴，不大一会，老二砍了许多柴禾。太阳落山了，兄弟俩担柴回来，老大的是小小的两捆，累得满头大汗；老二粗粗的两捆，却显得更加轻松。老人评价说：“干活要动脑子，要知道：磨刀不误砍柴工啊！”这个故事包含什么物理学道理呢？活动创设情境1展示活动图片“课下同学们到操场上的单杠上去做一个实验，用两只手抓住单杠，保持自己的双脚离开地面，开始时两只手臂保持竖直状态，然后将两只手臂缓缓向外移动，使两只手的距离逐渐增大，比较两只手臂各受到的拉力在这个过程中怎样变化，看看你的两手之间的距离是否能一直增大？”(有条件的话，也可以在上课时把学生带到操场上，让学生亲临探究)2请两位男同学和一位女同学上台表演(拔河比赛)。两个力气大的男同学使劲拉一根绳子，彼此都想把对方拉过来，他们尽管把绳子拉得很直，可是僵持在那儿，谁也不能取胜。这时，上来一位女同学在绳中间轻轻一拉，两位男同学却都向中间靠拢，这是为什么？趣味实验创设情境1请同学们用桌上的橡皮筋和一个200 g的钩码做一个小实验。将钩码挂在橡皮筋的中点c，先将橡皮筋的两端a、b慢慢靠拢，再将a、b两端逐渐分开，观察在此过程中橡皮筋的长度是否变化，感受力的变化？(拉开时分力变大，合力不变)2演示“一指断线”，一个金属人字形支架，夹角较大时，用一根指头的力就可以将铁丝撑断，如图。为什么会这样？(二)推进新课1请同学阅读课本，回答：(1)什么是分力？什么是力的分解？(2)为什么说力的分解是力的合成的逆运算？学生活动：某一个力f，可用f1和f2来代替，那这两个力叫f的分力。求一个已知力的分力叫力的分解。力的分解是力的合成的逆运算(因为分力的合力就是原来被分解的那个力)，当然应该遵循平行四边形定则。2实验探究装置介绍：实验2：(学生分组实验)如图学生分组实验：一块木板上面固定一张白纸，再把一根橡皮绳的两端固定在木板上，并在两绳结点处系两细线，用竖直向下的一个力f拉伸两根橡皮绳，使结点到达某一位置。请学生回答观察到的现象。引导学生观察分析：橡皮绳oa、ob都发生了形变，说明力f产生了两个效果，这两个作用效果相当于两个分别沿oa、ob的拉力产生的，可以用两个沿oa、ob方向的拉力f1、f2同时作用于结点上来替代f，让结点到达相同的位置而使其效果不变。根据分析请同学继续进行实验操作：如图所示，用两个力f1、f2同时作用于结点上来代替f，沿oa、ob方向拉橡皮绳来替代f让结点到达相同的位置而使其效果不变。3归纳总结学生通过对实验的观察和分析，理解力f1和f2共同产生的效果与力f产生的效果是等效的，在引导学生结合已学过的力的合成一节内容归纳总结建立概念。(多媒体)投影力的分解的概念：力的分解定义：求一个已知力的分力叫做力的分解。如果没有条件限制，一个力可以分解成无数对大小和方向不同的力。提出问题：力的分解遵循什么规律？(三)实验类比 探究规律1实验装置介绍实验3：(学生分组实验)实验装置简单介绍：如图自制dis实验装置，其中ab、cd两绳与力传感器相连，力传感器与数据采集器相连，bo、co绳的拉力可由数据采集器直接得到，o点所挂钩码的质量已知(质量已知的钩码一组)。2学生实验探究请同学们分组实验操作，提示学生正确安装仪器。学生操作四次(做的快的同学可多进行几次)，为了实验方便，请学生在这几次实验中都保持oboc。第一次：在结点o处挂上钩码，让绳oboc。记录两绳的拉力、钩码的重力及o点和位置填入表格中。第二次：改变钩码的个数，重复第一次操作。第三次：改变第一次操作中o点的位置，同前面操作记录数据。第四次：改变第二次操作中o点的位置，同前面操作记录数据。请同学们分析实验数据在实验误差允许的范围内得出结论：力的分解遵循平行四边形定则。3通过归纳、总结得出规律启发学生回答：(1)分力的合力就是原来被分解的那个力。(2)这几个力与原来那个力可“等效代替”。(3)力的分解是力的合成的逆运算。(4)应该遵循平行四边形定则。(5)一个力如果没有条件限制，按照平行四边形定则可以分解成无数对力。(如图)问题探讨：如果没有其他限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形(如图)。这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力，而不像力的合成那样，一对已知力的合成只有一个确定的结果。那么，要使一个力的分解是唯一的，对两分力有什么要求？引导：如果已知两个分力的方向，分力有几组可能的解？如果已知两个分力的大小，分力有几组可能的解？如果已知一个分力的大小和另一个分力的方向，分力有几组可能的解？如果已知一个分力的大小和方向，分力有几组可能的解？讨论得出：要使一个力的分解有唯一解，有下列可能：已知两个分力方向。已知一个分力大小和方向。设问：对一个具体的分解，如何确定两个分力的方向？引导学生根据力的作用效果(压、拉)来确定两个分力的方向(四)实例分析已知一个力的大小和方向，不加任何条件的限制，则它的分解情况如何？请学生回答：应有无数种分解的方法，因为以这个力为对角线作出无数个平行四边形。教师展示课件。在实际应用中是根据力的实际作用效果来分解的。1实例探究1放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力f，这个力与水平面成角。(1)猜想：力f的作用效果有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果。(2)演示实验验证。将拖拉机拉着耙犁地转化为物理模型：放在水平面上的物体，受到与水平方向成角的拉力f的作用。【学生讨论】力f产生了怎样的作用效果？水平向前拉物体，同时竖直向上提物体。因而力f可以分解为沿水平方向的分力f1，沿竖直方向的分力f2f1fcosf2fsin(3)结论：力f的作用效果有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果，那么它的两个分力就在水平方向和竖直方向上。方向确定，根据平行四边形定则，分解就是唯一的。如图所示分解f1fcos，f2fsin实际问题中力的分解原则：按力的作用效果来分解。并且，可以由力的作用效果来确定分力的方向。已知两分力方向分解力有唯一确定解2实例探究2：感受力的作用效果学生根据课本中要求提供的细绳套、钩码等实验器材进行探究，画出钩码对结点拉力的分解示意图。实战演练：实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铁钉与橡皮筋连接，钉尖端卡在手心处，用另一只手向下拉铁钉与橡皮筋的连接处，体会一下向下的拉力f产生的效果。 教师总结并分析：图中拉力f分解成f1和f2，f1压缩铁钉，f2拉伸橡皮筋。尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解。3实例探究3：如图斜面上物体重力的分解学生讨论：斜面上的物体在重力的作用下实际上有哪两种效果？学生回答：沿斜面产生下滑的趋势和垂直斜面产生下压作用。如图所示，斜面上的物体的重力可分解为沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力。f1fsinf2fcos将角取不同值时，f1、f2的值填入表中030456090f1/nf2/n演示实验：利用dis实验系统验证，并探究当斜面倾角改变时，重力的两个分力大小如何变化。学生记录数据填入表格。结论：随着斜面倾角的增大，重力沿斜面的分力逐渐增大，垂直于斜面的分力逐渐减小。比较分析数据与理论计算相同。4实例探究4：探究刀、斧工具的原理多媒体展示情境，提出探究问题：教师引导学生应从木柴被刀向两面推开的角度来分析，可确定两个分力的方向。学生讨论：探究：刀、斧工具的原理【问题1】加在刀背或斧背上的力f可以怎样按效果进行分解？【问题2】为什么刀刃磨得越锋利，使用起来越方便？ 学生讨论：分力f1、f2的大小与刀刃的夹角的关系。学生回答：刀刃的夹角越小，则f1、f2越大。归纳总结：按力的实际效果分解一个力的思路，在学生充分讨论的基础上，由学生分析归纳：(1)确定力的实际作用效果；(2)确定分力的方向；(3)由平行四边形定则画出平行四边形。(五)拓展探究：投影问题，学生自主探究【问题】高大的桥为什么要造很长的引桥？高大的桥要造很长的引桥，来减小桥面的坡度能解决什么问题例题：在日常生活中有时会碰到这种情况：当载重卡车陷于泥坑中时，汽车驾驶员按图所示的方法，用钢索把载重卡车和大树拴紧，在钢索的中央用较小的垂直于钢索的侧向力就可以将载重卡车拉出泥坑，你能否用学过的知识对这一方法作出解释。为什么四两可以拨千斤？课堂小结这节课主要学习了力的分解。力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的，但分力与合力是在相同的作用效果的前提下相互替换，在此意义上分解是唯一的。42 怎样分解力力的分解本设计的基本思路是：以生活中的常见现象和实验为基础，通过探究、分析，建立分力、力的分解概念。通过演示实验、学生分组实验，结合学生的亲身感受，从等效性的角度根据实验结论，通过分析、比较各次的分力的作用效果，归纳总结得出力的分解遵循平行四边形定则。通过简单实际问题的分析、讨论，归纳出按实际效果分解一个力的思路。本设计要突破的难点是：按实际作用效果分解力。方法是：结合简单实例，并通过演示实验，把抽象的问题转化为直观形象的问题，根据具体情况，分析力作用的实际效果，按实际效果的方向分解力，然后从简单问题中归纳出规律，并推广到一般情况。本设计强调学生的主动参与，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识和合作能力的培养。1关于合力与其两个分力的关系，下列说法中错误的是( )。a合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同b合力的大小一定等于两个分力的代数和c合力可能小于它的任一分力d合力大小可能等于某一分力的大小解析：合力与分力在作用效果上是相同的，它们可以互相替换，故a正确。合力的大小范围是：|f1f2|ff1f2，故c、d正确。答案：b2分解一个已知力，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：力的平行四边形定则可简化为三角形定则，求合力与分力关系时，可用作图法。以力f的矢量的末端为圆心、以f1的大小为半径作圆；如果f1fsin ，那么圆与f2的方向所在的直线相切，即只有一个交点，如下图甲所示，所以有一组解；如果fsin f1f，那么圆与直线相交，有两个交点，如下图乙所示，所以有两组解；如果f1no，则在不断增加重物g的重力过程中(绳oc不会断)( )。aon绳先被拉断bom绳先被拉断con绳和om绳同时被拉断d因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断解析：由于mono，所以，则作出力分解的平行四边形如图所示，由四边形的两个邻边的长短可以知道fonfom，所以在g增大的过程中，绳on先断。答案：a5