2019-2020年高中物理《力的分解》教案4 新人教版必修1.doc

2019-2020年高中物理《力的分解》教案4 新人教版必修1 一、教學(xué)目標(biāo) 1．理解分力和力的分解概念. 2．會(huì)用作圖法求一個(gè)力的兩個(gè)分力，會(huì)用直角三角形知識(shí)計(jì)算分力. 3．初步學(xué)會(huì)在具體問(wèn)題中把一個(gè)力進(jìn)行合理的分解. 4．培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)方法，培養(yǎng)觀察、分析和總結(jié)的能力. 二、重點(diǎn)難點(diǎn) 在具體問(wèn)題中如何根據(jù)實(shí)際情況將一個(gè)力進(jìn)行合理的分解. 三、教學(xué)方法 演示、分析、歸納 四、教具 彈簧秤、橡皮筋、鋪有海錦的斜面及木板. 五、課時(shí) 1課時(shí) 六、教學(xué)過(guò)程 （一）：演示實(shí)驗(yàn)，引入分力及力的分解概念 圖1 用兩個(gè)彈簧秤和一根繩，連接如圖所示，繩下掛一個(gè)砝碼.O點(diǎn)有大小F＝mg的力豎直向下作用，這個(gè)力有兩個(gè)效果：沿兩彈簧伸長(zhǎng)的方向分別對(duì)彈簧Ⅰ和Ⅱ施加拉力F1和F2，且F1和F2分別使它們產(chǎn)生拉伸形變，可見(jiàn)力F可以用兩個(gè)力F1和F2代替. 幾個(gè)力共同產(chǎn)生的效果跟原來(lái)一個(gè)力產(chǎn)生的效果相同，這幾個(gè)力就叫做原來(lái)那個(gè)力的分力. 求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解. （二）如何分解？力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵守平行四邊形定則.把一個(gè)力（合力）F作為平行四邊形的對(duì)角線，然后依據(jù)力的效果畫(huà)出兩個(gè)分力的方向，進(jìn)而作出平行四邊形，就可得到兩個(gè)分力F1和F2. （三）力的分解討論 1、一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力，如圖2所示.（見(jiàn)課本P14，圖1-29） 圖2 2、分力的唯一性條件 （1）已知兩個(gè)分力的方向，求分力.將力F分解為沿OA、OB兩個(gè)方向上的分力時(shí)，可以從F矢端分別作OA、OB的平行線，即可得到兩個(gè)分力F1和F2. 如圖3所示. 圖3 （2）已知一個(gè)分力的大小和方向，求另一個(gè)分力. 已知合力F及其一個(gè)分力F1的大小和方向時(shí)，先連接F和F1的矢端，再過(guò)O點(diǎn)作射線OA與之平行，然后過(guò)合力F的矢端作分力F1的平行線與OA相交，即得到另一個(gè)分力F2，如圖4所示. 圖4 （3）已知一個(gè)分力的方向和另一個(gè)分力的大小 圖7 圖6 圖5 已知合力F、分力F1的方向OA及另一個(gè)分力F2的大小時(shí)，先過(guò)合力F的矢端作OA的平行線mn，然后以O(shè)為圓心，以F2的長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓，交mn，若有兩個(gè)交點(diǎn)，則有兩解（如圖5），若有一個(gè)交點(diǎn)，則有一個(gè)解（如圖6），若沒(méi)有交點(diǎn)，則無(wú)解（如圖7）. （四）分力方向的確定： 一個(gè)已知力究竟分解到哪兩個(gè)方向上去,要根據(jù)實(shí)際情況，由力的效果來(lái)決定. 例1：教材P15例1 圖8 放在水平面上的物體受到一個(gè)斜向上方的拉力F，這個(gè)力與水平方向成θ角，該力產(chǎn)生兩個(gè)效果：水平向前拉物體，同時(shí)豎直向上提物體，因此力F可以分解為沿水平方向的分力F1和沿豎直方向的分力F2.力F1、F2的大小為 F1=cosθ, F2=Fsinθ. 例2、教材P15例2 把一個(gè)物體放在斜面上，物體受到豎直向下的重力，但它并不能豎直下落，而要沿著斜面下滑，同時(shí)使斜面受到壓力，重力產(chǎn)生兩個(gè)效果：使物體沿斜面下滑以及使物體緊壓斜面，因此重力G可以分解為平行于斜面使物體下滑的分力F1和垂直于斜面使物體緊壓斜面的分力F2. 圖9 F1=Gsinθ F2=Fcosθ 例3、將鋪有海錦的木板及斜面按圖10所示放置，讓木板呈豎直方向，并在兩者之間放置一個(gè)球體，球體受到豎直向下的重力，同時(shí)又受到木板及斜面的支持力而處于靜止?fàn)顟B(tài)，故重力在垂直于木板和斜面方向產(chǎn)生兩個(gè)效果:使物體緊壓木板和斜面.（海錦受壓可以觀察出來(lái)）因此，重力G可以分解為垂直于木板和斜面方向的兩個(gè)分力F1和F2. 圖10 F1=Gtanθ F2=G/cosθ 綜上所述：雖然一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)力，但在具體問(wèn)題中，一定要按照力的效果分解，才是合理的分解. （五）課堂小結(jié) 原則：根據(jù)力的實(shí)際作用效果分解 方法：平行四邊形定則（解三角形） 力的分解 （1）已知兩個(gè)分力的方向（唯一解） 類(lèi)型： （2）已知一個(gè)分力的大小和方向（唯一解） （3）已知一個(gè)分力的方向和另一個(gè)分力的大?。▋山狻⒁唤饣驘o(wú)解） [高一物理教案1-6] 3、力的分解的原則是____________，而在實(shí)際問(wèn)題中，常用正交分解。一個(gè)已知力有確定分力的條件是：________________________或________________________________________。 4、物體受力分析的一般方法： ①先確定______________；②把研究對(duì)象隔離開(kāi)來(lái)；③分析順序：a、已給出的力；b、___________；c、___________；d、____________；e、其它力。注意防止“添力”和“漏力”。 （二）例題選講 【例1】（出示投影片） （1）如果圖甲，小球掛在墻上，繩與墻的夾角為θ，繩對(duì)球的拉力F產(chǎn)生什么樣的效果，可以分解為哪兩個(gè)方向的里來(lái)代替F？ （2）如圖乙，如果這個(gè)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，重力G產(chǎn)生的效果是什么，如何分解重力G。 師生共評(píng)（1）a：球靠在墻上處于靜止?fàn)顟B(tài)，拉力產(chǎn)生向上提拉小球的效果，向左緊壓墻面的效果。分力的方向確定了，分解就是唯一的。 b：F的分力，在豎直方向的分力F1來(lái)平衡重力，在水平方向的分力F2來(lái)平衡墻對(duì)球的支持力。 c：F1=Fcosθ，F(xiàn)2=Fsinθ 師生共評(píng)（2）：a：重力G產(chǎn)生兩個(gè)效果，一個(gè)沿F1的直線上的分力G1來(lái)平衡F1，一個(gè)沿F2的直線方向上的分力G2來(lái)平衡F2。 b：∴G1=，G2=Ctana 【例2 】 已知合力F和它的一個(gè)分力夾角為30，則它的另一個(gè)分力大小可能是（ ） θ O F2 F F1 F1′ A A. 小于F / 2 B. 等于F / 2 C. 在F / 2與F之間 D. 大于或等于F 【分析】把一個(gè)已知力分解為兩個(gè)力，要得到確定的解，必須有兩個(gè)附加條件，本題只給了一個(gè)分力的方向，答案是不確定的，是多解問(wèn)題。如圖所示，根據(jù)力的三角形法則。兩分力F1，F(xiàn)2與合力F組成一個(gè)矢量三角形，其中一個(gè)分力F1一定在直線OA上，另一個(gè)分力F2則隨著兩分力夾角θ的增大先減小后增大，當(dāng)θ= 90時(shí)，F(xiàn)2最小，此時(shí)F2 = Fsin30= F / 2，F(xiàn)2最大值理論上是無(wú)限大。 【解答】選項(xiàng)B、C、D正確。 【點(diǎn)評(píng)】將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)力，應(yīng)有無(wú)數(shù)個(gè)解。為了使它的解唯一，必須有兩個(gè)附加條件。附加條件往往是① 兩個(gè)分力的方向 ② 一個(gè)分力的大小和方向。若已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向，則有兩個(gè)解。如上圖所示，若只給一個(gè)條件，則應(yīng)有無(wú)數(shù)解。 （三）鞏固練習(xí) 1． 一個(gè)10N的力可以分解為下面哪兩個(gè)力（ ） A. 30N和5N B. 20N 和 5N C. 10N和5N D. 10N和10N 2．如圖所示，OA < OB，則OA繩受到拉力T1與OB繩受到的拉力T2的大小是（ ） A. T1 > T2 B. T1 < T2 C. T1 = T2 D. 不能確定 3．作用于同一質(zhì)點(diǎn)上的三個(gè)力，大小分別是20N、15N和10N，它們的方向可以變化，則該質(zhì)點(diǎn)所受這三個(gè)力的合力 A、最大值是45N；　　　 B、可能是20N； C、最小值是5N；　　　　 D、可能是0。 4．如右圖所示，一個(gè)物體由繞過(guò)定滑輪的繩拉著，分別用圖中所示的三種情況拉住，在這三種情況下，若繩的張力分別為T(mén)1、T2、T3，軸心對(duì)定滑輪的支持力分別為N1、N2、N3?；喌馁|(zhì)量和摩擦均不計(jì)，則： A、T1=T2=T3，N1>N2>N3；　 B、T1>T2>T3，N1=N2=N3； C、T1=T2=T3，N1=N2=N3；　 D、T1<T2<T3，N1<N2<N3。 參考答案： 1．C、D 2．A 3．【分析】三個(gè)力方向相同時(shí)，合力最大，其最大值為45N，A正確。 這三個(gè)力，每?jī)蓚€(gè)力之和都大于 第三個(gè)力，因此，這三個(gè)力作用在質(zhì)點(diǎn)上，合力可能為0。合力的最小值為0。 【解答】A、B、D。 4．【分析】由于定滑輪只改變力的方向，不改變力的大小，所以T1=T2=T3。軸心對(duì)定滑輪的支持力大小等于繩對(duì)定滑輪的力的合力。θ越大，F(xiàn)越小。 【解答】A。 （四）課堂小結(jié) 力的合成和分解都遵守平行四邊形定則，將一個(gè)已知力分解為兩個(gè)力，應(yīng)有無(wú)數(shù)個(gè)解。在進(jìn)行力的分解時(shí)，可以按照力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解，也可以進(jìn)行正交分解，這種方法，我們以后還會(huì)學(xué)到。一個(gè)已知力有確定分力的條件是：已知兩個(gè)分力的方向 或已知一個(gè)分力的大小和方向。 （五）布置作業(yè) 1、教材17頁(yè)（4）、（6）、（7）做在作業(yè)本上。 2、用兩根輕質(zhì)的繩子AB和BC吊一個(gè)0.5kg的燈，如果BC繩處于水平，AB繩與水平夾角為60，求繩AB和BC所受的拉力。（g＝9.8N/kg） 說(shuō)明： 矢量是高中物理引入的重要概念，矢量的運(yùn)算法則是平行四邊形法則，矢量概念和運(yùn)算方法的引入是高中物理難學(xué)的原因之一，一定要接受它，認(rèn)識(shí)它，熟練運(yùn)用它，為我們今后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，使我們認(rèn)識(shí)水平上一個(gè)新臺(tái)階。