2015-2016學(xué)年人教版必修1力的教案A

1、備課資源3.5力的分解教案“四兩撥千斤”的物理學(xué)分析“四兩撥千斤”之說(shuō)，最早見(jiàn)于王宗岳太極拳論一文，原文意指太極拳技擊術(shù)是一種含高度功力技巧，不以拙力勝人的功夫：太極拳功深者，以觸處成 圓、弓I進(jìn)落空、避實(shí)就虛等技法，使外力難以作用于自己身上；又以敷蓋、封閉等技法使對(duì)手無(wú)法起動(dòng)發(fā)力，從而體現(xiàn)出太極拳獨(dú)特的技擊特點(diǎn)。俗語(yǔ)所謂“四 兩撥千斤”是以小力勝大力之意。從上面可以看出，“四兩撥千斤”是靠各種方式，改變對(duì)方力道方向的技巧。那么這種技巧如果真的走上類似散打、K1等比賽的擂臺(tái)，面對(duì)對(duì)方來(lái)勢(shì)兇險(xiǎn)的拳腳，真的有效嗎？下面來(lái)做一道物理題吧。（即以垂直于來(lái)拳方向施力，要讓對(duì)方拳題目：假設(shè)如下情況，甲拳手

2、一個(gè)直拳攻擊乙拳手的頭部， 乙拳手不是直接 擋，而是從甲的手臂側(cè)向撥開(kāi)甲的拳頭的方向偏移，這是最有效率的施力方向），使得甲的拳頭沒(méi)有打中自己的頭，那么，甲、乙需要用多大的力？則其手臂長(zhǎng)約0.75m,前臂長(zhǎng)約0.45m。解：（1）假設(shè)甲的身高為1.8m，把前臂近似為長(zhǎng)0.45m，直徑0. 12m的圓柱體，人體密度約1200kg/m3，則前臂重量為m =3.14xX 0.45 X1200kg = 6kg。報(bào)道說(shuō)武林高手拳速可達(dá)40英尺/秒，即約12m/s，考慮到不是每個(gè)拳手都那么 快，這里只取v=7m/s。假設(shè)乙恰好在甲可以打到的距離， 考慮甲的臂長(zhǎng)，取兩人距離0. 73m，甲出 拳前手臂彎曲，距

3、離乙0. 3m，則拳頭移動(dòng)距離I =0.73m-0.3m =0.43m。假設(shè)甲手臂伸直時(shí)拳頭恰好加速到 v=7m/s，則整個(gè)加速過(guò)程平均速度為-vV = 一 =3.5m/s。則甲的攻擊時(shí)間t二丄二043s = 0.12s,v 3.5v 722拳頭加速度 a=p0m/s =58.3m/s，甲用力 f =ma =6x58.3N =350N。(2)設(shè)乙頭部寬度為0. 15m,上面設(shè)乙的拳頭直徑為0. 12m,甲拳頭瞄準(zhǔn)乙頭部正中，那么要恰好撥開(kāi)甲拳，至少需要讓甲拳側(cè)向偏移,0.15, 0.12l =m =0.135m。由于乙需要反應(yīng)時(shí)間，而且乙的手開(kāi)始并不和甲的手接觸，要接觸到甲的手 臂還需要一段時(shí)

4、間，設(shè)這段時(shí)間為 0.05s，則乙的真正施力時(shí)間為t =t 一0.05 = 0.12s-0.05s = 0.07s。由于開(kāi)始甲拳的側(cè)向速度為0 (直拳)，側(cè)向位移完全是乙施力造成，貝仙運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得丄at2 =1。21則甲拳的側(cè)向加速度a=¥=55m/s2。乙用力 f =ma =6x55N =330N?？梢钥闯觯倚枰图撞畈欢嗟牧?才可以側(cè)向撥開(kāi)甲的拳，“四兩撥千斤”并不可能。但是，實(shí)際上還不僅如此。乙要給甲拳施力，自己的手臂也要加速，這也需要力，所以實(shí)際上側(cè)向撥開(kāi)甲的拳頭，乙使用的力可能是甲的2倍左右。由此可以知道，所謂靠小力化解大力，實(shí)戰(zhàn)中并不可能。在對(duì)方快速攻擊時(shí),想在那么短的

5、時(shí)間里稍微改變對(duì)方的力道方向避免被攻擊,本身你就需要使用更大的力。究其原因，是因?yàn)槟愕氖┝r(shí)間比他出拳時(shí)間短,而且你本身的手臂加速也需要力，最后造成這個(gè)結(jié)果。四兩撥不了千斤，相反，可能要兩千斤的力量才能撥動(dòng)千斤。 現(xiàn)實(shí)也正是如此!拳擊、散打，中泰對(duì)抗等比賽的實(shí)際情況說(shuō)明了這一點(diǎn)， 在防守對(duì)方直拳時(shí)，拳手絕大多數(shù)時(shí)候都不是“格”（即側(cè)向撥開(kāi)對(duì)方攻擊），而是“擋”（以自己 手臂或拳頭為盾，直接承受對(duì)方的攻擊）。原因就是“格”需要消耗更大體力， 而且如果自己沒(méi)有比對(duì)方大得多的力氣提供那么快的加速度， 很可能無(wú)法撥開(kāi)對(duì) 方攻擊，造成嚴(yán)重后果。同樣，在武林風(fēng)等節(jié)目中， 無(wú)論選手是練什么拳的， 什么形意也

6、好太極也罷， 絕大多數(shù)時(shí)候也是采用“擋”來(lái)防守，因?yàn)椤皳堋睂?shí)際上是需要更大體力的。有人說(shuō)“四兩撥千斤，千斤力在后”，雖然后半句話找不到出處，但是這才是真相。而武打片里面的“四兩撥千斤”，主角把對(duì)方牽引得東倒西歪，這個(gè)位移豈止上面計(jì)算的0.135m啊，力氣要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對(duì)方才可能。有人說(shuō)真正的太極拳根 本不是以柔克剛，而是以剛克剛，這估計(jì)才是事實(shí)。以柔克剛，只不過(guò)是因?yàn)檫` 背了常理才被人津津樂(lè)道，其實(shí)是不存在的事情。教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)與技能1知道分力的概念及力的分解的含義。認(rèn)識(shí)到力的分解與力的合成互為逆 運(yùn)算并滿足平行四邊形定則。2了解力的分解具有唯一性的條件。知道根據(jù)力的效果進(jìn)行分解的方法。、過(guò)程與方

7、法1. 使學(xué)生在探究過(guò)程中觀察合力與分力關(guān)系，學(xué)會(huì)分析物體受力及作用效 果。2. 學(xué)會(huì)用作圖法和計(jì)算法去處理問(wèn)題，學(xué)習(xí)用數(shù)學(xué)工具解決物理問(wèn)題的方 法。3. 在力的分解實(shí)例分析過(guò)程中強(qiáng)化“等效替代”的科學(xué)方法。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1 學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)“等效替代”的科學(xué)思想，了解它的重要意義。2通過(guò)聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心生活周圍事物的習(xí)慣，分析觀察、認(rèn)真思 考生活中物理問(wèn)題的科學(xué)態(tài)度。3通過(guò)矢量合成定則的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解到物理規(guī)律與數(shù)學(xué)規(guī)律之間存在 的和諧美。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，利用平行四邊形進(jìn)行力的分解。在具體 情況中運(yùn)用平行四邊形定則進(jìn)行力的分解。 在具體問(wèn)題中正

8、確確定力的作用效果 從而明確力的方向，根據(jù)平行四邊形法則進(jìn)行力的分解。教學(xué)難點(diǎn)力的分解具有唯一性的條件。正確確定分力的方向。求解分力大小的數(shù)學(xué)方 法。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、類推法。教學(xué)過(guò)程、導(dǎo)入新課教師活動(dòng)：1請(qǐng)兩位男同學(xué)和一位女同學(xué)上臺(tái)表演。（拔河比賽）兩個(gè)力氣大的男同學(xué)使勁拉一根繩子，彼此都想把對(duì)方拉過(guò)來(lái)，但,上來(lái)一位女同學(xué)在繩中間 一拉，可以看到，為什么?2演示“一指斷線”（器材說(shuō)明，操作說(shuō)明）人字型支架，夾角較大時(shí)，用指力可以將鐵絲拉斷，為什么會(huì)這樣?教師引入新課：學(xué)習(xí)了今天這節(jié)內(nèi)容就可以清楚地解釋以上現(xiàn)象。板書：4. 5 力的分解二、進(jìn)行新課一）力的分解教師提問(wèn)：什么叫合力?什么叫力的合成

9、?合成遵循什么法則?合成遵循的 原則是什么?力產(chǎn)生的效果是什么?學(xué)生分別回答：教師鼓勵(lì)性評(píng)價(jià)后總結(jié)：很好，如果原來(lái)幾個(gè)力產(chǎn)生的效果跟一個(gè)力產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。 求幾個(gè)力的合力叫做力的合成；力的 合成遵循力的平行四邊形定則。教師提問(wèn)：什么是分力？什么是力的分解?學(xué)生回答：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。求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。教師指出：因?yàn)榉至Φ暮狭褪窃瓉?lái)被分解的那個(gè)力， 所以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。并投影圖3-5-1。圖 3-5-1師生共同討論：如果沒(méi)有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)

10、角線，可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不 同的平行四邊形（如圖）。這就是說(shuō)一個(gè)已知的力可以分解成無(wú)數(shù)對(duì)不同的共點(diǎn) 力，而不像力的合成那樣，一對(duì)已知力的合成只有一個(gè)確定的結(jié)果。 那么要使一 個(gè)力的分解是唯一的，對(duì)兩分力有什么要求?教師活動(dòng)：提出下列問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思考，然后共同討論:1.如果已知兩個(gè)分力的方向，分力有幾組可能的解?2.3.如果已知兩個(gè)分力的大小，分力有幾組可能的解？如果已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向，分力有幾組可能的解？如果已知一個(gè)分力的大小和方向，分力有幾組可能的解? 討論得出：要使一個(gè)力的分解有唯一解有下列可能：4.1.已知兩個(gè)分力方向。2.已知一個(gè)分力大小和方向。教師引導(dǎo)：對(duì)一個(gè)具體的分解

11、如何確定兩個(gè)分力的方向？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)力的作用效果（壓、拉）來(lái)確定兩個(gè)分力的方向。教師活動(dòng):安排學(xué)生進(jìn)行感知力的作用效果實(shí)驗(yàn)， 并提出操作方法和注意事項(xiàng)。學(xué)生活動(dòng):進(jìn)行感知力的作用效果實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程:如圖3-5-2將橡皮筋套在中指上，將鐵釘與橡皮筋連接，釘尖端 卡在手心處，用另一只手向下拉鐵釘與橡皮筋的連接處， 體會(huì)一下向下的拉力F產(chǎn)生的效果?Fl圖 3-5-2圖 3-5-3教師總結(jié)并分析：如圖3-5-3中拉力F分解成Fi和F2, Fi壓縮鐵釘，F(xiàn)2拉 伸橡皮筋。盡管力的分解沒(méi)有確定的方法，但在解決具體的物理問(wèn)題時(shí)，一般都 按力的作用效 果來(lái)分解。教師提問(wèn)：如何具體地確定兩個(gè)分力的大??？（解析法

12、、圖示法）教師活動(dòng)：演示：用薄塑料板做斜面，將小車放在斜面上，讓學(xué)生觀察現(xiàn)象。并提出問(wèn)題：在斜面上運(yùn)動(dòng)的物體受到重力的作用， 但它并沒(méi)有豎直下落，而是要沿斜面下滑，那么在物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中重力產(chǎn)生了怎樣的效果呢?學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生經(jīng)過(guò)觀察、思考、討論，看到的現(xiàn)象：斜面被壓彎，同時(shí)小 車沿斜面下滑。在教師引導(dǎo)下得到：一是使物體沿斜面下滑，二是使物體壓緊斜教師活動(dòng)：既然重力產(chǎn)生了這兩個(gè)效果，那么重力應(yīng)怎樣分解呢?學(xué)生活動(dòng)：可以分解為：一個(gè)沿斜面向下的力Fi，個(gè)垂直斜面向下的力F2。教師活動(dòng)：如圖3-5-4，假設(shè)這個(gè)斜面的傾角為0,那么重力的分力與傾角有什么關(guān)系？試寫出表達(dá)式。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生獨(dú)立推導(dǎo)，交流總

13、結(jié)得出：FG sinB， F2=Gcos日。教師講解：通過(guò)這兩個(gè)表達(dá)式分析可知：當(dāng)0增大時(shí)，F(xiàn)i增大，F(xiàn)2減小,上橋時(shí)Fi阻礙車輛前進(jìn)，下橋時(shí)Fi使車輛越來(lái)越快。引橋越長(zhǎng)，0越小，F(xiàn)i越 小，上橋時(shí)的阻礙作用減小，從而比較容易上橋，下橋時(shí)的加速作用會(huì)減小，從 而保障行車時(shí)的安全。例2.如圖3-5-5所示，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=10N/kg)BA圖 3-5-5答案：ta廠爲(wèi)=呼"，TBC=Gtan30=教師指出：求解分力大小時(shí)可用解三角形的方法和作圖法。 但是作圖法雖然

14、直觀卻誤差較大，在有特殊角度時(shí)一般用計(jì)算法，既精確又簡(jiǎn)便。 呼應(yīng)引入新課時(shí)遺留的問(wèn)題：對(duì)“四兩撥千斤”解釋:fF2圖 3-5-6由圖3-5-6可知線的最大拉力T=Fi=F2 一定的情況下，角a越小的情況下,F的值越??；而一指斷線時(shí)，a角很小，F(xiàn)很小時(shí)鐵絲便達(dá)到最大張力T,所以 鐵絲就斷了。（二）矢量相加法則教師講解：力的合成與分解都遵循平行四邊形定則， 所以有的矢量合成與分 解都遵循平行四邊形定則，但是我們從另個(gè)角度看待平四邊形定則， 有時(shí)候處理 C圖 3-5-7如圖3-5-7所示，可以得出矢量AB與矢量BC在合成的時(shí)候，構(gòu)成了一個(gè) 三角形ABC,我們把兩個(gè)矢量首尾相連從而求出合矢量，這種方法

15、叫做三角形 定則。教師提問(wèn)：三角形定則與平行四邊形定則之間有沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別?學(xué)生回答：沒(méi)有，只是將其中一個(gè)矢量平移，正好構(gòu)成一個(gè)三角形，本質(zhì)還 是平行四邊形定則。教師點(diǎn)評(píng)：很好，三角形定則實(shí)質(zhì)上還是平行四邊形定則。 像這樣既有大小 又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量叫矢量。比如 力、速度、加速度、位移等都是矢量，在進(jìn)行相加時(shí)都遵循平行四邊形定則（或 三角形定則）。只有大小，沒(méi)有方向，求和時(shí)按算術(shù)法則相加的物理量叫標(biāo)量。比如時(shí)間、路程、質(zhì)量等都是標(biāo)量，求和時(shí)按算術(shù)法則相加就可以了。三、課堂小結(jié)1. 力的分解從理論上按照平行四邊形定則分解是無(wú)數(shù)組的，但分力與合力 是在相同的

16、作用效果的前提下相互替換，在此意義上分解是唯一的。2力的分解是解決問(wèn)題的一種手段，一個(gè)力應(yīng)該怎樣分解取決于解決問(wèn)題 的需要。3計(jì)算分力大小的主要方法是解三角形。4. 矢量相加法則：矢量的加減都遵循平行四邊形定則和三角形定則。四、布置作業(yè)教材P66問(wèn)題與練習(xí)2、3題。五、板書設(shè)計(jì)第五節(jié) 力的分解1. 力的分解如果它們產(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。求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵從平行四邊形定則。力的分解沒(méi)有確定的方法， 但在解決具體的物理問(wèn)題時(shí)， 一般都按力的作 用效果來(lái)分解。2. 矢量相加法則由兩個(gè)矢量首尾相連從而

17、求出合矢量的方法叫做三角形定則。像這樣既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則（或三角形定則） 的物理量叫矢量。 只有大小， 沒(méi)有方向，求和時(shí)按算術(shù)法則相加的物理量叫標(biāo)量。六、課堂作業(yè)1. 下列說(shuō)法中正確的是（）。A. 一個(gè)的力可分解為7 N和4 N的兩個(gè)分力B. 一個(gè)的力可分解為9 N和9 N的兩個(gè)分力C. 一個(gè)的力可分解為4 N和3 N的兩個(gè)分力D. 一個(gè)的力可分解為4 N和3 N的兩個(gè)分力2.要把一個(gè)已知力F分解為兩個(gè)分力Fi和F2,在下列哪些情況下可以得到唯一的解？（）。A .已知Fi和F2的方向B.已知Fi或F2的大小和方向C.已知Fi的方向和F2的大小D.已知Fi和F2的大小3. 將一個(gè)大小為10 N的力分解為兩個(gè)分力，如果已知其中的一個(gè)分力的大小為15 N,則另一個(gè)分力的大小可能是（）。A. 5 NB. 10 NC. 15 ND.20 N4.在光滑的斜面上自由下滑的物體所受的力為（）。的力A.重力和斜面的支持力C.重力和下滑力B.重力、下滑力和斜面的支持力D.重力、下滑力、斜面的支持力和緊壓斜面5.如圖3-5-8, 一根質(zhì)量可以不計(jì)的細(xì)線，能夠承受的最大拉力為F?，F(xiàn)在把重力G= F的重物通過(guò)光滑的輕質(zhì)小鉤掛在這根細(xì)線上