高中物理人教版第三章相互作用5力的分解

教學準備1.

教學目標知識與技能1．知道什么是力的分解，了解力的分解的一般方法．2．知道平行四邊形定則和三角形定則都是矢量運算法則．3．能用平行四邊形定則和三角形定則進行矢量運算．過程與方法1．通過設(shè)置問題，啟發(fā)學生的思考，啟迪學生的物理思維．2．通過組織探究實驗，訓(xùn)練學生明辨是非、格物致理的能力．情感態(tài)度與價值觀1．通過組織探討和探究實驗，培養(yǎng)學生的合作精神，使學生體會到在交流中可以提高自己的能力．2．讓學生初步體會到物理學的和諧美和統(tǒng)一美．3．通過分析實際問題，激發(fā)學生的學習興趣．2.

教學重點/難點教學重點1．平行四邊形定則和三角形定則在力的分解中的應(yīng)用．2．根據(jù)力的作用效果對力進行分解．3．正交分解法．教學難點應(yīng)用平行四邊形定則和三角形定則進行矢量運算．3.

教學用具多媒體、板書4.

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教學過程1.基本知識(1)力的分解：已知一個力求它的分力的過程．(2)分解法則：力的分解是力的合成的逆運算，同樣遵循平行四邊形定則．(3)分解依據(jù)：通常依據(jù)力的作用效果進行分解．2．思考判斷(1)將一個力F分解為兩個力F1和F2，那么物體同時受到F1、F2和F三個力的作用．(×)(2)某個分力的大小可能大于合力．(√)(3)一個力只能分解為一組分力．(×)探究交流為了行車方便和安全，高大的橋往往有很長的引橋，在引橋上，汽車重力有什么作用效果？從力的分解的角度分析，引橋很長有什么好處？【提示】汽車重力的兩個作用效果是垂直橋面向下使汽車壓斜面和沿橋面向下使汽車下滑或阻礙汽車上行．高大的橋建造很長的引橋可以減小斜面的傾角，即減小汽車重力沿斜面向下的分力，使行車更安全.二、矢量相加的法則1.基本知識(1)矢量：既有大小，又有方向，合成時遵守平行四邊形定則或三角形定則的物理量．(2)標量：只有大小，沒有方向，求和時按照算術(shù)法則相加的物理量.(3)三角形定則：把兩個矢量首尾相接，組成三角形，其第三邊就是合矢量．2．思考判斷(1)矢量、標量的運算方法不同．(√)(2)兩個矢量相加的結(jié)果可能等于零．(√)(3)兩個標量相加的結(jié)果可能小于其中的一個量．(√)探究交流既有大小，又有方向的物理量一定是矢量嗎？【提示】不一定，一方面既有大小，又有方向，另一方面還需相加時遵從平行四邊形定則的物理量才是矢量．三、力的效果分解法【問題導(dǎo)思】1．將一個已知力分解，是否得出唯一的一組分力嗎？2．將一個力按實際效果分解時，如何確定分力的方向？3．能否舉出一些按實際效果分解的實例？1．一個力在不受條件限制下可分解為無數(shù)組分力將某個力進行分解，如果沒有條件約束，從理論上講有無數(shù)組解，因為同一條對角線可以構(gòu)成的平行四邊形有無窮多個(如圖所示)，這樣分解是沒有實際意義的．實際分解時，一個力按力的作用效果可分解為兩個確定的分力．3．按實際效果分解的幾個實例例：如圖所示，一個質(zhì)量為m＝2

kg的均勻球體，放在傾角θ＝37°的光滑固定斜面上，并被斜面上一個豎直的擋板擋?。笄蝮w對擋板和斜面的壓力．(g＝10

N/kg)【解析】球受到豎直向下的重力作用，該重力總是使球向下運動，但由于斜面和擋板的限制，球才保持靜止狀態(tài)．因此，球的重力產(chǎn)生了兩個效果：使球垂直壓緊斜面和使球垂直壓緊擋板．如圖所示，將球的重力G分解為垂直于斜面的分力F1和垂直于擋板的分力F2，則【答案】對擋板壓力大小為15

N，方向向左；對斜面壓力大小為25

N，方向垂直斜面向下一個力按力的作用效果可分解為兩個確定的分力，分解思路為：1．確定要分解的力．2．按實際作用效果確定兩分力的方向．3．沿兩分力方向作平行四邊形．4．根據(jù)數(shù)學知識求分力．四、力的正交分解法【問題導(dǎo)思】1．正交分解時，坐標軸的方向是不是力的實際作用效果的方向？2．什么情況下適合應(yīng)用正交分解法，什么情況下適合應(yīng)用按效果分解法？3．正交分解過程中，常用到的數(shù)學知識有哪些？1．概念將力沿著兩個選定的相互垂直的方向分解，叫力的正交分解．2．優(yōu)點正交分解法是在平行四邊形定則的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，其目的是將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算．其優(yōu)點有：(1)可借助數(shù)學中的直角坐標系對力進行描述．(2)分解時只需熟知三角函數(shù)關(guān)系、幾何關(guān)系，簡便、容易求解．3．適用情況常用于三個或三個以上的力的合成．4．步驟(1)建立坐標系：以共點力的作用點為坐標原點，直角坐標系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標軸上．(2)正交分解各力：將每一個不在坐標軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如圖所示．正交分解法不一定按力的實際效果分解，而是根據(jù)需要在兩個相互垂直方向上分解，它是處理力的合成和分解的復(fù)雜問題的一種簡便方法．例：在同一平面內(nèi)共點的四個力F1、F2、F3、F4的大小依次為19N、40N、30N和15N，方向如圖所示，求它們的合力．【審題指導(dǎo)】解答該題可按以下流程：即合力的大小約為

N，方向與F1夾角為45°，斜向右上方．【答案】合力大小為

N，方向與F1夾角為45°，斜向右上方坐標軸方向的選取技巧應(yīng)用正交分解法時，常按以下習慣建立坐標軸：1．研究水平面上的物體時，通常沿水平方向和豎直方向選取坐標軸．2．研究斜面上的物體時，通常沿斜面方向和垂直斜面方向選取坐標軸．3．研究物體在桿或繩的作用下轉(zhuǎn)動時，通常沿桿(繩)和垂直于桿(繩)的方向選取坐標軸．五、圖解法分析例：繩AO、BO懸掛一個重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點A和B在支架上．懸點A固定不動，將懸點B從圖所示位置逐漸移動到C點的過程中，分析繩OA和繩OB上的拉力的大小變化情況．【規(guī)范解答】(1)平行四邊形法：在支架上選取三個點B1、B2、B3，當懸點B分別移動到B1、B2、B3各點時，AO、BO上的拉力分別為TA1、TA2、TA3和TB1、TB2、TB3，如圖所示，從圖中可以直觀地看出，TA逐漸變小，且方向不變；而TB先變小，后變大，且方向不斷改變；當TB與TA垂直時，TB最?。?2)矢量三角形法：將O點所受三力首尾連接，構(gòu)造出矢量三角形如圖所示：將懸點B從圖中所示位置逐漸移動到C點的過程中，繩OB上的拉力F3與水平方向的夾角α逐漸增大，根據(jù)矢量三角形圖可知繩OA的拉力F2逐漸減小，繩OB上的拉力F3先減小后增大．【答案】繩OA的拉力逐漸減小繩OB的拉力先減小后增大．圖解法分析力的動態(tài)問題的思路1．確定研究對象，作出受力分析圖．2．明確各力的特點，哪個力不變，哪個力變化．3．將力的示意圖，構(gòu)造出矢量三角形；或?qū)⒛沉Ω鶕?jù)其效果進行分解，畫出平行四邊形．4．根據(jù)已知量的變化情況，確定有向線段(表示力)的長度變化，從而判斷各個力的變化情況．

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