正交分解法教學(xué)設(shè)計(jì)

1、課題：力的正交分解法教學(xué)設(shè)計(jì) 單位：北京二中通州分校 姓名：王金華 通訊地址：北京市通州區(qū)潞城鎮(zhèn)三元村東 郵編：101117 電話： 電子信箱： 設(shè)計(jì)思想 高中物理是對(duì)思維能力要求較高的一門學(xué)科，在學(xué)習(xí)高中物理過(guò)程中應(yīng)針對(duì)其特點(diǎn)，采取相應(yīng)的思 維策略和學(xué)習(xí)方法，才能不斷地提高物理思維能力，達(dá)到事半功倍的效果。力學(xué)是高中物理的基礎(chǔ)，也 是學(xué)好高中物理的關(guān)鍵所在，力學(xué)問(wèn)題的三大基本功是受力分析，運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析和矢量運(yùn)算，本節(jié)重點(diǎn) 落實(shí)三大基本功之一，矢量運(yùn)算的方法之一正交分解法。 本節(jié)課是在講完力的合成與分解之后的一節(jié)方法課，正交分解法在教材中第二章第六節(jié)力的分解中 只占一小部分內(nèi)容，但是正交分解法

2、是一種非常有用的矢量的運(yùn)算的法則，在整個(gè)高中物理中處于非常 重要的地位。安排這節(jié)課講解力的正交分解法，為講解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用中應(yīng)用正交分解法解決問(wèn)題 也提供了便利。 本節(jié)課從多個(gè)力的合成出發(fā)，提出問(wèn)題創(chuàng)設(shè)情境，弓I出正交分解法，通過(guò)分析，讓學(xué)生體會(huì)正交分 解法的優(yōu)點(diǎn)，從而學(xué)會(huì)多個(gè)力的合成，為后面牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用時(shí)求解合力打下基礎(chǔ)。 接著引導(dǎo)學(xué)生利用正交分解法解決多個(gè)力作用下物體的平衡問(wèn)題，體會(huì)物理與生活的密切聯(lián)系，激 發(fā)學(xué)生對(duì)物理的熱愛(ài)。通過(guò)實(shí)例分析，強(qiáng)化學(xué)生的受力分析的能力，同時(shí)也鞏固了正交分解法。 教學(xué)目標(biāo) 1，知識(shí)與能力 (1) 知道力的正交分解法，理解正交分解法的優(yōu)點(diǎn)， (2) 掌

3、握利用正交分解法求多個(gè)力的合力的思路和方法， (3) 掌握利用正交分解法解決多個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡的問(wèn)題。 2，過(guò)程與方法 (1) 培養(yǎng)對(duì)物體進(jìn)行受力分析的能力， (2) 通過(guò)利用正交分解解決多個(gè)力的合力和多個(gè)力作用下物體的平衡問(wèn)題，使學(xué)生掌握分析問(wèn)題的 思路和方法，提高學(xué)生靈活分析和解決問(wèn)題的能力。， 3，情感、態(tài)度與價(jià)值觀 (1) 引導(dǎo)學(xué)生理解先分解后合成的思想，體會(huì)正交分解的優(yōu)點(diǎn)， (2) 用正交分解法分析日常生活中的多個(gè)力的平衡問(wèn)題，體會(huì)物理與生活的密切聯(lián)系，激發(fā)學(xué)生對(duì) 物理的熱愛(ài)。 教學(xué)過(guò)程 環(huán)節(jié) 師： 生： 師： 生: 師： 一 復(fù)習(xí)提問(wèn)，引入新課 力的合成與分解遵循的法則 ？

4、 平行四邊形定則 如何求解多個(gè)力的合力？ 先將其中兩個(gè)力進(jìn)行合成， 然后再將這兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力進(jìn)行合成, 好，大家看學(xué)案上的例題 1 , 【典型例題1】一個(gè)物體受到三個(gè)力的作用，如圖F 1 = 36N F 2= 60N F 3= 24N =303= 105 ，求這三個(gè)力的合力 F合 學(xué)生開始動(dòng)手利用平行四邊形定則求合力, 師 生 師 依次可求多個(gè)力的合力。 發(fā)現(xiàn)有什么困難 兩次利用了平行四邊形定則，測(cè)量力的大小和方向時(shí)容易出現(xiàn)誤差。 對(duì)，求多個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)用平行四邊形定則求解，求解合力時(shí)需要測(cè)量合力的大小和 合力的角度，計(jì)算過(guò)程顯得十分復(fù)雜還容易出現(xiàn)誤差，我們今天學(xué)習(xí)一種比較

5、簡(jiǎn)單的求多個(gè)共點(diǎn)力的合 力的方法力的正交分解法 環(huán)節(jié)二力的正交分解法 一、正交分解法 1，定義：把力沿兩個(gè)互相垂直的方向進(jìn)行分解的方法叫正交分解法。 如人推物體前進(jìn)，把推力F進(jìn)行分解，如圖 2,為了實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)互相垂直的方向 進(jìn)行分解，我們可以先建立直角坐標(biāo)系，以力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，以水平向右為X 圖2 軸正方向，以豎直向上為Y軸正方向，建立直角坐標(biāo)系。 在力F的末端向X軸做 垂線，找到力F沿水平方向的分力，在力 F的末端向Y軸做垂線，找到力 F沿豎 直方向的分力，由直角三角形的知識(shí)，可以求求得兩分力的大?。?F-i F cos , F2 F sin 環(huán)節(jié)三 求合力的步驟 二、正交分解法求合力 師

6、：下面利用正交分解法解決一下例題1,解題步驟： （1 ）、確定研究對(duì)象，受力分析 （2） 、建立直角坐標(biāo)系，原則：力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，少分解力和容易分解力 師：取水平向右為 x軸正方向，豎直向上為 Y軸正方向。 （3）、將不在坐標(biāo)軸上的力分解 師：將不在軸上的力 F2和F3進(jìn)行分解，得到F2X和F2y、F3x和F3y，由于合力與分力有等效替代的關(guān)系, 分解完之后三個(gè)力變?yōu)榱藥讉€(gè)？ 生：五個(gè) 師：力又多了，好像問(wèn)題被我們復(fù)雜化了，大家在看這五個(gè)力有什么特點(diǎn)？ 生：在兩條互相垂直的軸上 師：對(duì)，正交分解完之后，我們把互成角度的三個(gè)力，分解到兩條線上，同一直線上怎樣進(jìn)行力的合成? 生：同向相加，反向相

7、減 （4）、求出兩軸上的合力 Fx,Fy 師：這樣五個(gè)力有變成了兩個(gè)，并且兩個(gè)力的夾角為90，互成90的兩個(gè)力如何求合力？ 生：利用勾股定理 （5）、求合力F的大小和方向 F合.F： F：，與水平方向夾角為 tan Fy 4 / 5 師：這樣我們就利用正交分解法求出了互成角度的多個(gè)力的合力，利用正交分解法還可以求解物體的平 衡問(wèn)題。那什么是平衡狀態(tài)，物體處于平衡狀態(tài)的條件是什么？ 生：平衡狀態(tài)：物體在共點(diǎn)力的作用下，保持靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們說(shuō)物體處于平衡狀態(tài) 平衡條件：作用在物體上的幾個(gè)力的合力為零，F(xiàn)合 環(huán)節(jié)四 正交分解法求多個(gè)力的平衡 三、正交分解法求平衡問(wèn)題 步驟：1,確定研究對(duì)象

8、，受力分析 2, 選擇并建立坐標(biāo)系 3, 將需要分解的力分解到坐標(biāo)軸上 4, 依據(jù)兩坐標(biāo)軸上的合力分別為零，列方程求解 【典型例題2】木箱所受重力 G = 500N ,放在水平地面上, 一個(gè)人用與水平方向成 37向上的力F=200N 例2圖 拉木箱，木箱仍靜止，求木箱受到的摩擦力和地面所受的壓力。（g取10m/s2） （邊分析，邊畫受力圖，列方程求解） 師：物體的受力情況如何？ 生：物體受豎直向下的重力，豎直向上的支持力，水平向左的摩擦力和拉力 （課件上展示受力分析圖） 師：以少分解力為原則，如何建立坐標(biāo)系 生：水平向右為 X軸正方向，豎直向上為 Y軸正方向建立坐標(biāo)軸, （課件上展示建立坐標(biāo)系

9、） 師：還需要將哪個(gè)力進(jìn)行分解 （課件上展示力F的分解過(guò)程 ） 生：將拉力進(jìn)行分解 師：由兩軸方向合力為零，列方程求解。 環(huán)節(jié)五課堂檢測(cè) 學(xué)生獨(dú)立完成例題 3和例題4,畫受力分析圖，列方程求解 【典型例題3】質(zhì)量為1Kg的物體靜止在傾角為 37的固定斜面上，則物 體受到的斜面的支持力和摩擦力分別多大？（g取10m/s2） 學(xué)生分析并解題：（1）研究對(duì)象受力：重力（豎直向下），支持力（垂直于 支持面向上），摩擦力（沿斜面向上） （2）以少分解力為原則， 沿斜面向上為X軸正方向，垂直于斜面向上為 Y 軸正方向建例3圖立 坐標(biāo)軸, （3 ）需要分解的力只有重力，將重力進(jìn)行分解 （4）由兩軸方向合力為

10、零，列方程求解。 【典型例題4】如圖所示，質(zhì)量為 m的物體放在傾角為B的固定斜面上，它跟斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)為卩。 那么對(duì)物體施加一個(gè)多大的水平力F,可使物體在斜面上勻速運(yùn)動(dòng)？（g取10m/s2） 學(xué)生分析并解題：（1）研究對(duì)象受力：重力（豎直向下），支持力（垂直于支持面 向上），摩擦力（沿斜面向下，與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反）、推力F水平向右， （2）可以沿水平方向建軸，也可以沿斜面方向建軸，我們比較習(xí)慣對(duì)重力分解， 所以可以沿斜面向上為 X軸正方向，垂直于斜面向上為 Y軸正方向建立坐標(biāo)軸， （3）需要分解的力有重力和推力，將重力和推力進(jìn)行分解 （4）由兩軸方向合力為零，列方程求解。 課堂小結(jié) F 例4

11、圖 師生共同回顧如何利用正交分解法求合力 板書設(shè)計(jì) 力的正交分解法 例1, 解：對(duì)物體，受力如圖 例2, 解：對(duì)物體，受力如圖 建立坐標(biāo)系如圖 建立坐標(biāo)系如圖 x方向合力：Fx R F2x F3X Fx f 0 y方向合力：Fy F?y F3y 合力：F合.fx2 Fy2 Fy N G 0 可得： f 160N,N380N 與水平方向夾角為 tan Fy 課后反思 矢量運(yùn)算是力學(xué)的三大功之一，矢量運(yùn)算的法則是平行四邊形定則，但是在求解多個(gè)力的運(yùn)算是， 平行四邊性定則就顯得不方便，且容易出現(xiàn)誤差，而正交分解法采用了 “欲合先分”的思想，先將互成 角度的幾個(gè)力分解到互相垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸上，將復(fù)雜的矢量運(yùn)算變化成同一直線上力的合成與互成900 的力的合成的問(wèn)題。 在新課改的這幾年中，北京市陶昌宏老師提出物理教學(xué)的基本特征，核心內(nèi)容為“物理教學(xué)要堅(jiān)持 以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)（事實(shí)）為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學(xué)生思維能力為核心，以提升學(xué)生探究 能力為重點(diǎn)的基本特征” 。 本節(jié)課從求多個(gè)力的合力出發(fā)，創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知的興趣，體現(xiàn)了以創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境為切 入點(diǎn)。通過(guò)例題的分析學(xué)生體