2019-2020年高一物理 第一章 力 六、力的分解(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè).doc
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2019-2020年高一物理 第一章 力 六、力的分解(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè) 從容說(shuō)課 本節(jié)課承接力的合成,學(xué)習(xí)力的分解.力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵循平行四邊形定則. 本節(jié)教學(xué)內(nèi)容包括: (一)分力;(二)力的分解:力的分解的概念、特點(diǎn)、分解的一般方法和步驟. 本節(jié)在學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生難以把握的是力沿什么方向分解的問(wèn)題,所以在教學(xué)時(shí)應(yīng)注意對(duì)這個(gè) 問(wèn)題的正確處理. 結(jié)合教材內(nèi)容和特點(diǎn),本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)定位如下: 1.理解力的分解和分力的概念. 2.理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,同樣遵循力的平行四邊形定則. 3.能根據(jù)力的實(shí)際作用效果進(jìn)行力的分解. 4.會(huì)用力的平行四邊形定則用作圖法求分力,會(huì)用直角三角形的知識(shí)計(jì)算分力. 本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)定位如下: 在具體問(wèn)題中如何根據(jù)力的實(shí)際作用效果和力的平行四邊形定則進(jìn)行力的分解. 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)定位如下: 如何確定分力的方向;力的分解具有唯一性的條件. 為完成上述目標(biāo),并能突出重點(diǎn)、突破難點(diǎn),本節(jié)課采用實(shí)驗(yàn)觀察和歸納的方法讓學(xué)生實(shí)際感知力的作用效果,根據(jù)力的作用效果確定兩分力的方向,然后再用力的平行四邊形定則進(jìn)行分解;同時(shí)為把握好尺度,不要求用力的分解處理靜力學(xué)問(wèn)題,以降低難度,便于學(xué)生掌握. 本節(jié)課的教學(xué)程序如下: 復(fù)習(xí)平行四邊形定則,導(dǎo)人新課→實(shí)驗(yàn)類比,得到分力及力的分解的概念,并說(shuō)明力的分解同樣遵循平行四邊形定則→CAl課件模擬,實(shí)驗(yàn)演示體會(huì)課本例題中力產(chǎn)生的作用效果→得到在實(shí)際情況中,常根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分解→變式討論合力→定時(shí),分力與夾角之間的變化關(guān)系并分析高大的橋要造很長(zhǎng)的引橋的原因→最后作為力的分解的應(yīng)用。討論要使一個(gè)力的分力有唯一解的條件. 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.理解力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算,都是力的等效替代,滿足力的平行四邊形定則. 2.了解力的分解具有惟一性的條件. 3.掌握按力的效果進(jìn)行力的分解的方法. 二、能力目標(biāo) 1.培養(yǎng)學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰? 2.培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的能力. 三、德育目標(biāo) 1.滲透“等效替代”的思想. 2.滲透“對(duì)立統(tǒng)一”的觀點(diǎn). 教學(xué)重點(diǎn) 在具體問(wèn)題中如何根據(jù)力的實(shí)際作用效果力的和平行四邊形定則進(jìn)行力的分解. 教學(xué)難點(diǎn) 1.如何確定分力的方向. 2.力的分解具有惟一性的條件. 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法、歸納總結(jié)法. 教學(xué)用具 投影儀、投影片,粘有海綿的木板兩塊、鐵球一個(gè)、金屬塊一個(gè)、臺(tái)式測(cè)力計(jì)、CAI課件. 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過(guò)程 [投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.知道分力的概念及力的分解的含義. 2.知道力的分解遵循平行四邊形定則. 3.理解力的分解的方法. [學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程] 一、 導(dǎo)入新課 [投影出示思考題] 1.什么叫力的合成? 2.如何求兩個(gè)互成角度的力的合力? 3.求下列兩個(gè)力的合力: (1)F1=30 N,F2=40 N,且方向互相垂直. (2)F1=50 N,F(xiàn)2=50 N,且互成120角. [學(xué)生活動(dòng)]解答思考題 [教師抽取部分學(xué)生用做圖法和解析法的求解過(guò)程并在實(shí)物投影儀上評(píng)析] [過(guò)渡引言] 在力的合成中,我們知道:當(dāng)幾個(gè)力的作用效果與某個(gè)力相同時(shí),這幾個(gè)力就可以用這一個(gè)力代替,那么反過(guò)來(lái),也可用那幾個(gè)力來(lái)代替一個(gè)力的作用效果,這就是力的分解. 二、新課教學(xué) (一)力的分解 [學(xué)生活動(dòng)]回憶《驗(yàn)證力的平行四邊形定則》的實(shí)驗(yàn)步驟. [演示實(shí)驗(yàn)] 在演示板上固定一塊白色的硬紙板,再在硬紙板上固定一根橡皮筋,在橡皮筋的另一端系上長(zhǎng)短相等的幾根細(xì)繩并打結(jié),先用一個(gè)彈簧秤(力F)把結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn),再用兩個(gè)彈簧秤(對(duì)應(yīng)力F1和F2)互成角度地把結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O點(diǎn). [教師]實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么? [學(xué)生]F1和F2的作用效果與F的作用效果相同. [教師]能否用更多的不同的力,使它們的作用效果與F的作用效果相同呢? [學(xué)生活動(dòng)]思考討論并設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證. 1.能. 2.實(shí)驗(yàn)方案:用三個(gè)或四個(gè)彈簧秤沿不同方向拉結(jié)點(diǎn),結(jié)點(diǎn)仍能到達(dá)同一位置. 3.學(xué)生主動(dòng)到演示板上驗(yàn)證. [教師引導(dǎo)學(xué)生]總結(jié) 1.幾個(gè)力,如果它們產(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)的那個(gè)力的分力. 2.求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解. 3.力的分解是力的合成的逆運(yùn)算,力的分解遵循平行四邊形定則. [教師]怎樣進(jìn)行力的分解呢? [學(xué)生]把已知力F作為平行四邊形的對(duì)角線,與力F共點(diǎn)的兩個(gè)平行四邊形的鄰邊就是這個(gè)已知力的兩個(gè)分力F1和F2. [出示思考題] 同一個(gè)力的分解是否惟一呢? [學(xué)生活動(dòng)]思考與討論并回答: 同一個(gè)力可分解成無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力.因?yàn)閷?duì)于同一條對(duì)角線,可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形. [評(píng)析拓展] 用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題將是高中物理中的重要方法. [演示]力的分解 一個(gè)力可分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小不同的分力及無(wú)數(shù)對(duì)方向不同的分力的演示方案: 如下圖所示:將橡皮筋的一端固下在黑板的上邊緣,先用一個(gè)彈簧秤將橡皮筋下端點(diǎn)拉長(zhǎng)至黑板上某處,并用粉筆標(biāo)出該點(diǎn);然后用兩個(gè)彈簧秤將橡皮筋的下端點(diǎn)拉長(zhǎng)至黑板上同一個(gè)力可分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力. [過(guò)渡引言] 一個(gè)已知力究竟要怎樣分解呢? 在實(shí)際情況中,通常根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分解. (二)力的分解實(shí)例分析 [投影出示例1] 放在水平面上的物體受到一個(gè)斜向上的拉力F,這個(gè)力與水平方向成θ角(如圖).試求出力F的兩個(gè)分力. [學(xué)生活動(dòng)]思考如何對(duì)力F進(jìn)行分解. [教師]本題關(guān)鍵是弄清力F的作用效果. [演示實(shí)驗(yàn)一]取一塊粘有厚海綿的木塊,水平放一鐵塊.可看到海綿的凹陷. 用一斜向上的力拉鐵塊,此時(shí)觀察到海綿凹陷程度變小,同時(shí)鐵塊向前運(yùn)動(dòng). [演示實(shí)驗(yàn)二]將鐵塊放在臺(tái)式測(cè)力計(jì)上,觀察指針的讀數(shù). 用一水平力拉鐵塊,觀察指針的讀數(shù).(不變) 再使拉力的方向從水平方向緩慢向上偏轉(zhuǎn)觀察指針變化 指針示數(shù)逐漸變小. [學(xué)生活動(dòng)]分析觀察到的現(xiàn)象并得出結(jié)論: 斜向上的拉力F產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是水平向前拉物體;二是豎直向上提物體. 所以根據(jù)力的作用效果可以將力F分解為沿水平方向的分力F1和豎直方向的分力F2,如圖所示:力F1和力F2的大小為:F1=Fcosθ,F2=Fsinθ. [變式訓(xùn)練] 例1中,將作用于物體上的力F改為斜向下與水平方向成θ角(如圖),你認(rèn)為該力產(chǎn)生什么效果?分解力F并作出示意圖. [學(xué)生活動(dòng)] 用帶有海綿的木板與鐵塊進(jìn)行模擬,從而得到:力F產(chǎn)生的作用效果:一是水平向前拉物體,二是豎直向下壓物體. 因此可將力F分解為水平方向的分力F1和豎直方向的分力F2,如右圖所示. F1=Fcosθ F2=Fsinθ [評(píng)析拓展] 力的作用效果是進(jìn)行力的分解的重要依據(jù),先根據(jù)作用效果判斷出分力的方向,再用平行四邊形定則求解. [投影出示例2] 將一物體放在斜面上,試求出物體重力的兩個(gè)分力. [學(xué)生活動(dòng)]思考與討論,并從上題得到啟發(fā),設(shè)計(jì)演示實(shí)驗(yàn)來(lái)研究重力的作用效果. 演示實(shí)驗(yàn):用兩塊粘有海綿的木板如右圖組合,將一鐵球放到其上,觀察到兩板上海綿勻發(fā)生凹陷. 分析得到:斜面上的物體重力產(chǎn)生兩個(gè)效果: 一是使物體沿斜面下滑 二是使物體壓緊斜面. 因此,重力可按右圖分解,由于△ABC和△QON相似,故F1=Gsinθ方向:沿斜面向下.F2=Gcosθ,方向:垂直斜面向下. [出示思考題] 1.當(dāng)斜面傾角θ增大時(shí),分析F1和F2如何變化? 2.當(dāng)傾角θ減小時(shí),F(xiàn)1和F2如何變化? [學(xué)生活動(dòng)]思考與討論并回答. 當(dāng)θ增大時(shí),F(xiàn)1增大,F(xiàn)2減小. 當(dāng)θ減小時(shí),F(xiàn)1減小,F(xiàn)2增大. [CAI課件模擬] 高大的橋要造很長(zhǎng)的引橋. 提問(wèn):為什么要這樣做? [學(xué)生活動(dòng)]思考與討論并回答: θ的增大,將使F1增大,F(xiàn)2減小,車輛上橋時(shí),分力F1阻礙車輛前進(jìn),車輛下橋時(shí),分力F1使車輛運(yùn)動(dòng)加快,為了行車的方便與安全,高大的橋要造很長(zhǎng)的引橋,來(lái)減小橋面的坡度(即減小θ). [變式訓(xùn)練] 在傾角α=30的斜面上有一豎直固定的擋板,在擋板與斜面之間放有一個(gè)重為G=20 N的光滑圓球,如右下圖甲所示,試根據(jù)重力的效果將重力分解,并求出它們的大小. 甲 乙 [學(xué)生活動(dòng)] 用粘有海綿的兩塊木板如圖甲組合并演示,從而得到: 重力的作用效果有兩個(gè):一是使球水平向左擠壓豎直擋板 二是使球垂直壓緊斜面. 因此可將重力按圖乙進(jìn)行分解. 由圖知:F1=Gtana= N,方向:水平向左 F2=G/cosa= N,方向:垂直斜面向下. [評(píng)析拓展] 斜面上物體的重力的分解并不是惟一的,要具體情況具體分析. [投影出示例3] 已知力F方向豎直向下,大小為30 N,它的一個(gè)分力F1水平向左,大小為40 N,求另一個(gè)分力F2的大小和方向. [學(xué)生活動(dòng)]分析求解. [教師抽查并投影不同的解題方法] 解法1:作圖法:如右圖所示:則F2=10 N=50 N 方向:用量角器測(cè)得α≈53. 解法2:計(jì)算法.由三角形知識(shí)知: F22=F12+F2即F2= N=50 N tanα=F1/F=4/3故α=53 [評(píng)析拓展] 當(dāng)一個(gè)分力的大小、方向都確定時(shí),力的分解也是惟一的. [出示思考題] 要使一個(gè)力的分解是惟一時(shí),對(duì)兩分力有什么要求? [學(xué)生活動(dòng)]回憶本節(jié)課學(xué)習(xí)內(nèi)容并總結(jié) 1.已知兩個(gè)分力的方向(不在同一直線上) 2.已知一個(gè)分力的大小和方向. [鞏固訓(xùn)練] 將一個(gè)力F分解為兩個(gè)不為零的力,下列哪種或哪些分解方法是不可能的 A.分力之一垂直于F B.兩個(gè)分力與F都在同一條直線上 C.一個(gè)分力的大小與F的大小相等 D.一個(gè)分力與F相同 [參考答案]D [演示]常見(jiàn)力的作用效果. [演示一]關(guān)于斜面上物體重力分解的演示方案: 準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)方形的膠合板(或長(zhǎng)塑料尺子),用一只手把它的一端抬起以形成一個(gè)斜面,在上面放一個(gè)稍重的物體(例如一盒鉤碼),控制斜面的傾斜程度,使物體緩慢下滑的同時(shí),也將斜面壓彎. 這樣同時(shí)提出問(wèn)題: ①物體為什么下滑? ②斜面為什么發(fā)生了彎曲? 通過(guò)觀察:使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體的重力產(chǎn)生的實(shí)際效果: 一方面使物體沿斜面下滑,一方面使物體壓緊斜面. 所以.可以將重力分解成平行于斜面向下的力和垂直于斜面向下的力. [演示二]放在水平面上的物體,受到一個(gè)斜向上的拉力作用,關(guān)于該拉力作用搿演示方案。 將一滑塊用線拴著斜向上拉,適當(dāng)控制拉力的大小和方向,使滑塊被拉著向前緩慢運(yùn)動(dòng)的同時(shí)其一端被稍微拉起,這樣把拉力產(chǎn)生的實(shí)際效果直觀地表示出來(lái). 演示的同時(shí),教師提出問(wèn)題。 ①物體為什么向前運(yùn)動(dòng)? ⑦物體的前端為什么抬起? 學(xué)生觀察現(xiàn)象.分析后得到。拉力產(chǎn)生的實(shí)際效果:方面向前拉物體;一方物體. 所以,可以將拉力滑向前和向上的兩個(gè)分力分解. [演示三]三角架上的B點(diǎn)懸掛一個(gè)重為G的物體細(xì)線對(duì)B點(diǎn)的拉力T產(chǎn)生的作用效果的演示: 如右圖所示: 找一長(zhǎng)條形的薄木板.在其中間挖一小孔,在小孔上釘上一段橡皮筋;另取一根輕桿作橫粱,其一端通過(guò)小孔頂在橡皮筋上;再取一根橡皮筋作斜粱,其一端固定在木板上端。另一端與橫粱的右端連接,當(dāng)懸掛物體時(shí)。橫粱左端的橡皮筋因受橫梁的壓力而向左凸起,作斜梁的橡皮筋因受拉力而伸長(zhǎng). 通過(guò)觀察,體會(huì)拉力產(chǎn)生的實(shí)際效果: 一方面使斜梁受到沿斜梁向下的拉力; 一方面使橫梁受到沿橫梁向左的壓力. 因此,可將懸線的拉力沿橫梁方向和斜梁方向分解. [課堂討論] [投影]討論思考題: 1.已知兩個(gè)分力只能求出一個(gè)合力.為什么把一個(gè)力分解可以得到無(wú)數(shù)對(duì)大小同的分力? 2.把一個(gè)一定的力分解為兩個(gè)等大的力,那么,隨著兩分力間夾角的變化,兩分力的大小如何變化? 3.放在斜面上的物體,其重力分解為沿斜面的分力F1和垂直于斜面的分力F2,有同學(xué)認(rèn)為F2就是物體對(duì)斜面的壓力,這種說(shuō)法是否正確?為什么? 4.為什么力的合成和力的分解都遵守相同的定則? [學(xué)生活動(dòng)]分組討論并互相交流. [教師點(diǎn)撥] 1.以兩個(gè)分力為一組鄰邊.只能畫出一個(gè)平行四邊形,所以,根據(jù)兩個(gè)分力只能求出一個(gè)合力.而僅僅根據(jù)一條對(duì)角線可以作出無(wú)數(shù)個(gè)平行四邊形,有無(wú)數(shù)對(duì)不同的斜邊,所以如果沒(méi)有其他條件限制,可以把一個(gè)力分解成無(wú)數(shù)組大小、方向不同的分力. 2.在合力一定的情況下,隨著兩等大的分力間的夾角的增大。兩分力增大,隨著兩分力間夾角的減小,兩分力也減?。? 3.重力的分力F2仍是由于地球的吸引而產(chǎn)生的.作用在物體上,其效果是使物體壓緊斜面;而物體對(duì)斜面的壓力是彈力,是由于物體形變產(chǎn)生的,其受力物體是斜面,所以重力沿垂直于斜面的分力F2。與物體對(duì)斜面的壓力是兩個(gè)不同的力. 4.因?yàn)榱Φ暮铣膳c力的分解都是矢量運(yùn)算,所以都遵守相同的法則,且它們互為逆運(yùn)算. 三、小結(jié) [投影]小結(jié)思考題 1.如果幾個(gè)力的 跟原來(lái)一個(gè)力產(chǎn)生的 ,這幾個(gè)力就叫原來(lái)那個(gè)力的分力. 2.求 叫做力的分解. 3.力的分解是力的 的逆運(yùn)算,同樣遵守 定則. 把一個(gè)己知力作為平行四邊形的 ,那么,與己知力共點(diǎn)的平行四邊形的兩個(gè) ,就表示己知力的兩個(gè)分力. 四、作業(yè) 1.課本作業(yè)P15 練習(xí)五 2.思考題 兩人共提一桶水,夾角大些省力還是夾角小些省力? [參考答案]夾角小些省力. 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.在已知的一個(gè)力的分解中,下列情況中具有唯一解的是( ) A.已知兩個(gè)分力的方向,并且不在同一直線上 B.已知一個(gè)分力的大小和方向 C.已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向 D.已知兩個(gè)分力的大小 2.在力的分解中,下列結(jié)論中正確的是( ) A.3 N的力可以分解為6 N和3 N的兩個(gè)分力 B.10 N的力可以分解為10 N和10 N的兩個(gè)分力 C.2 N的力可以分解為6 N和5 N的兩個(gè)分力 D.10 N的力可以分解為5 N和4 N的兩個(gè)分力 3.已知力F的一個(gè)分力F1跟F成30,大小未知,另一分力F2的大小為F,方向未知,則F1的大小可能是( ) A. F B. F C.F D. F 4.有三個(gè)力:F1=2 N,F(xiàn)2=5 N,F(xiàn)3=8 N,則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.F1可能是F2和F3的合力 B.F2可能是F1和F3的合力 C.F3可能是F1和F2的合力 D.這三個(gè)力的合力一定不等于零 5.將20 N的力分解成為兩個(gè)互相垂直的力,其中一個(gè)分力是12 N,那么另一個(gè)分力大小應(yīng)為_(kāi)_____ N. 6.將18 N的豎直向下的力F分解為兩個(gè)力,其中一個(gè)沿水平方向,另一個(gè)沿豎直方向成30角,那么水平方向的分力大小為_(kāi)_____ N,另一個(gè)分力的大小為_(kāi)_____ N 7.如圖,已知合力大小為F,一個(gè)分力與合力的夾角為θ,則另一個(gè)分力的大小至少為_(kāi)_____.若已知與合力F夾角為θ的分力的大小也是F,則另一個(gè)分力的大小為_(kāi)_____. 8.挑水時(shí),水桶上繩子的狀況分別為a、b、c三種情形(如圖),則繩子在______種情況下最容易斷? 9.請(qǐng)畫出下圖中小球重力的分力. 10.如下圖所示,兩完全相同的小球在擋板作用下靜止在傾角為θ的光滑斜面上,求甲、乙兩種情況下小球?qū)π泵娴膲毫χ? [參考答案] 1.AB 2.ABC 3.AC 4.D 5.16 N 6.6 7.Fsinθ,2Fsinθ/2 8.C 9.重力的分解如右圖所示: F1=Gtana F2=G/cosa 10.解:甲、乙兩種情況下球的重力產(chǎn)生的效果都是壓緊擋板和使球壓緊斜面,將球的重力G分解,如下圖甲、乙所示. 由圖甲、乙可知球?qū)π泵娴膲毫Γ? F甲=F2=G/cosθ F乙=F2′=Gcosθ 故:甲、乙兩種情況下小球?qū)π泵娴膲毫χ龋? F甲:F乙=1∶cos2θ- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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