高中物理魯科版第五章力與平衡2力的分解

力的分解一、教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)是司南版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《物理1》（必修）第五章第2節(jié)的內(nèi)容,力的分解是高中力學(xué)知識(shí)應(yīng)用的基礎(chǔ)，而力的正交分解是解決動(dòng)力學(xué)問題的有效手段。教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生體會(huì)到運(yùn)用“等效”思想研究問題是物理學(xué)研究中的一種重要方法，并能從同類現(xiàn)象中找到共同規(guī)律-----根據(jù)力的實(shí)際作用效果分解力，因此本節(jié)內(nèi)容是本章中的重點(diǎn)，并為《力與運(yùn)動(dòng)》的研究奠定基礎(chǔ)。在高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)中，特別強(qiáng)調(diào)要讓學(xué)生經(jīng)歷、體驗(yàn)一個(gè)力作用同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)效果的過程。其目的就是要讓學(xué)生在這一過程中，理解力的分解應(yīng)根據(jù)力的實(shí)際作用效果才有實(shí)際的物理意義，學(xué)會(huì)科學(xué)研究的常用方法——等效法，培養(yǎng)探究的意識(shí)，體驗(yàn)探究的樂趣，增強(qiáng)合作交流的意識(shí)。二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容前，已經(jīng)知道同一直線上的二力合成問題，并掌握了互成角度的二力合成遵循的平行四邊形定則，力的分解作為力的合成的逆運(yùn)算，通過游戲的方式引出問題，激發(fā)學(xué)生的求知欲，但在分解具體的力時(shí)，學(xué)生會(huì)習(xí)慣性的將它分解為互相垂直的兩個(gè)分力，并不能根據(jù)力的實(shí)際作用效果來分解具體的力，甚至很難體驗(yàn)到一個(gè)力的作用下同時(shí)產(chǎn)生的兩個(gè)效果，這將是學(xué)生學(xué)習(xí)中面臨的困難。三、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)內(nèi)容要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)力的分解應(yīng)根據(jù)力的實(shí)際作用效果，并能用力的分解分析日常生活中的問題，這也就要求學(xué)生能從生活中發(fā)現(xiàn)問題，并能用解決問題的方法和途徑來解釋同類現(xiàn)象。為此，由生活中的小游戲引入新課，根據(jù)等效替代思想提出分力的概念以及力的分解，并提出問題：如何將一個(gè)力分解兩個(gè)分力，學(xué)生會(huì)根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)回答：平行四邊形定則，然后讓學(xué)生動(dòng)手將玻璃紙上的一個(gè)5N的力按同一比例分解，將多個(gè)學(xué)生的答案重疊用多媒體展示，學(xué)生自己就發(fā)現(xiàn)新的問題：答案不唯一，此時(shí)，用幾何畫板證實(shí)所有的答案都正確，因?yàn)樵摿]有實(shí)際意義，如果將該力賦予實(shí)際的生活情景（斜向上拉行李箱的力）又該如何分解，用演示實(shí)驗(yàn)1：利用托盤秤改造的彈簧壓力計(jì),將模擬行李箱放平臺(tái)壓力計(jì)上,用斜向上的力拉動(dòng)模擬行李箱，使物體向前運(yùn)動(dòng)，來分析力的作用效果，讓學(xué)生明確力的分解遵循平行四邊形定則，還要根據(jù)力的實(shí)際作用效果來分解，再用兩個(gè)學(xué)生體驗(yàn)性的實(shí)驗(yàn)（斜面上重力的分解，下拉力的分解）來鞏固根據(jù)力的實(shí)際作用效果來分解力，接下來讓學(xué)生尋找?guī)赘眻D中的差別和相同點(diǎn)（其中有兩副圖中兩分力的夾角為90°），引出力的正交分解，并再次用演示實(shí)驗(yàn)1（數(shù)值具體化）讓學(xué)生體驗(yàn)力的正交分解的優(yōu)越性，課堂結(jié)尾又回到游戲，讓學(xué)生課外探究分力的大小與夾角的關(guān)系，從課內(nèi)拓展到課外上，最后組織學(xué)生小結(jié)，談自己的學(xué)習(xí)體會(huì)，布置作業(yè)，完成本課的教學(xué)。三、教學(xué)目標(biāo)理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，會(huì)用平行四邊形定則求分力，并掌握按力的作用效果分解力；掌握力的正交分解，并體驗(yàn)力的正交分解的優(yōu)越性；能應(yīng)用力的分解分析日常生活和生產(chǎn)中的簡(jiǎn)單問題；了解概念的建立（分力）是客觀事實(shí)的需求（方便），而不是憑空臆造的；在按力的實(shí)際作用效果確定分力的方向的體驗(yàn)中，歸納同類現(xiàn)象的共同規(guī)律；學(xué)會(huì)等效替換這一研究問題的方法；培養(yǎng)良好的觀察、分析、歸納、總結(jié)的習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；能將學(xué)習(xí)的知識(shí)拓展于生活實(shí)際,并能正確地表述自己的觀點(diǎn)。四、教學(xué)重點(diǎn)：理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，會(huì)用平行四邊形定則求分力，并掌握按力的作用效果分解力。五、教學(xué)難點(diǎn)：如何判定力的作用效果，掌握力的正交分解，并體驗(yàn)力的正交分解的優(yōu)越性六、教具：多媒體課件、實(shí)物投影、重物、鉤碼、細(xì)線、臺(tái)秤、滑塊、木板七、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)法、啟發(fā)式、體驗(yàn)式、探究式學(xué)習(xí)八、教學(xué)過程導(dǎo)入新課（游戲引入）教師：請(qǐng)班上一位力氣大同學(xué)上來，再請(qǐng)一位個(gè)子小的同學(xué)上來，兩人分別拉繩子的兩端，誰會(huì)贏？學(xué)生：力氣大的同學(xué)教師：再請(qǐng)一位力氣大的男生上來，小個(gè)子的能拉動(dòng)兩個(gè)大個(gè)子的同學(xué)嗎？（小個(gè)子的同學(xué)在繩子中間用力一拉，兩位大個(gè)子的同學(xué)被拉動(dòng)了）F1F1F2甲A乙BFo學(xué)生：小個(gè)子拉動(dòng)了兩個(gè)大個(gè)子同學(xué)教師：沿什麼方向運(yùn)動(dòng)？學(xué)生：沿繩子的方向向中間靠攏教師：他一個(gè)人拉動(dòng)了兩個(gè)人，這就叫“四兩撥千斤”（多媒體展示1）新課教學(xué)1、分力的概念用電腦分析上述實(shí)驗(yàn)：拉力F在兩個(gè)不同的方向上產(chǎn)生了效果，也就是相當(dāng)于有兩個(gè)力F1、F2分別沿繩的方向作用于兩個(gè)同學(xué)上教師：這兩個(gè)力產(chǎn)生的效果與原來一個(gè)力產(chǎn)生的效果相同，我們用兩個(gè)力來等效代替一個(gè)力的效果，使每個(gè)力與一個(gè)效果對(duì)應(yīng)，這兩個(gè)力F1F2就叫原來那個(gè)力F的分力。教師：假設(shè)F已知，那F1、F2又多大呢？已知力F，求分力F1、F2就叫力的分解2、力的分解教師：你認(rèn)為可以用什么方法將一個(gè)力分解成兩個(gè)分力呢？依據(jù)是？學(xué)生：用平行四邊形定則分解，因?yàn)榱Φ姆纸馐橇Φ暮铣傻哪孢\(yùn)算。試一試：一個(gè)水平向右5N的力，用1cm表示1N，請(qǐng)把這個(gè)力按平行四邊形定則分解。（教師將準(zhǔn)備有力F的玻璃紙分發(fā)給學(xué)生，讓學(xué)生動(dòng)手來畫）教師：請(qǐng)把你的圖與你的同學(xué)比較，你們分解的圖完全相同嗎？比較你們的結(jié)果，你有什么想法？教師收集4張差別較大的幻燈片重疊在一起，用實(shí)物展示,給學(xué)生分析教師：哪一副圖正確，為什么？學(xué)生：都對(duì)，都是按平行四邊形定則分解教師對(duì)學(xué)生的作圖進(jìn)行評(píng)價(jià)，并用電腦軟件幾何畫板作圖驗(yàn)證，按平行四邊形定則來分解一個(gè)力，一個(gè)力可以分解成無數(shù)對(duì)分力，這樣的分解是沒有物理意義的。教師：怎樣的分解才有實(shí)際的物理意義？下面我們把幻燈片上的力F放在具體的現(xiàn)象中，比如F就是圖中手拉行李箱的拉力（多媒體展示2），大家又該如何分解呢？先讓我們用下面的演示實(shí)驗(yàn)來模擬圖中的情景吧演示實(shí)驗(yàn)1：利用托盤秤改造的彈簧壓力計(jì),將模擬行李箱放平臺(tái)壓力計(jì)上,用斜向上的力拉動(dòng)模擬行李箱，使物體向前運(yùn)動(dòng)。教師：觀察到什么現(xiàn)象？學(xué)生：示數(shù)減小了，物體被水平拉動(dòng)教師：這些現(xiàn)象說明拉力產(chǎn)生了哪些效果？學(xué)生：物體被水平拉動(dòng)說明斜向上的力有使物體水平向前運(yùn)動(dòng)的效果，示數(shù)減小了說明斜向上的力有使物體被向上提的效果，教師：

那大家再觀察力F的分解，哪種分解有實(shí)際意義？學(xué)生：水平向右和豎直向上的分解有實(shí)際意義，水平的分力F1對(duì)應(yīng)F力的水平作用效果（模擬行李箱被水平拉動(dòng)），豎直向上的分力F2對(duì)應(yīng)力F豎直作用效果（使模擬行李箱被向上提）教師：說明力的分解遵循平行四邊形定則，還要根據(jù)力的實(shí)際作用效果來分解學(xué)生：力的實(shí)際作用效果確定了分力的方向，或者說兩個(gè)分力的方向確定了，力的分解也就唯一確定了學(xué)生實(shí)驗(yàn)1：請(qǐng)大家將物理課本的封面用左手托起，搭建一斜面，右手將筆盒或眼鏡盒放在斜面上，注意觀察和感受（教師示范）學(xué)生1：筆盒會(huì)沿斜面下滑GθGGGθGGGθG2G2G1G1學(xué)生3：--------教師：為什么會(huì)有這些現(xiàn)象和感受？學(xué)生：物體受到重力的作用，重力產(chǎn)生了兩個(gè)效果教師：為研究物體下滑的方便，我們可將物體的重力如何分解？請(qǐng)兩名學(xué)生在黑板上畫，其他同學(xué)自己動(dòng)手畫，并讓黑板上畫的同學(xué)表述自己畫的依據(jù)和步驟學(xué)生：第一步：根據(jù)重力的兩個(gè)作用效果確定兩個(gè)分力的方向，沿斜面向下、垂直斜面向下第二步：過G的頂點(diǎn)分別作兩條平行線，作出平行四邊形第三步：與G共點(diǎn)的兩鄰邊就是G的兩個(gè)分力G1、G2（讓其他學(xué)生對(duì)該生的回答作出評(píng)價(jià)，教師再作出必要的點(diǎn)評(píng)）教師：（1）G2是不是壓力?(壓力的施力物體是什么?受力物體是什么?)（2）產(chǎn)生下滑作用的力是不是物體受到的力?(施力物體是什么?)分力是我們根據(jù)力作用的效果假想的用來等效代替原來的力,不是真實(shí)的力.這與力的合成中的合力是一樣的.學(xué)生實(shí)驗(yàn)2：請(qǐng)大家再來體驗(yàn)圖示的實(shí)驗(yàn)，并按該生的作圖步驟對(duì)向下的拉力F進(jìn)行分解（教師將準(zhǔn)備的鉛筆、細(xì)線分發(fā)給學(xué)生，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況作必要的演示，強(qiáng)調(diào)中指的細(xì)線水平，下拉的細(xì)線要豎直），學(xué)生分組體驗(yàn)完成，請(qǐng)一小組說明自己的感受。學(xué)生小組1：中指被水平向前拉，鉛筆戳掌心學(xué)生小組2：-------請(qǐng)兩名學(xué)生在黑板上將F分解（找一名畫錯(cuò)的同學(xué)和一名畫正確的同學(xué)）F1F1F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解讓學(xué)生對(duì)兩種分解進(jìn)行評(píng)價(jià)，并說明理由，教師對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤進(jìn)行指正，并說明這種錯(cuò)很正常，具有代表性，不但自己今后不會(huì)畫錯(cuò)，而且會(huì)提示其他同學(xué)不再犯同樣的錯(cuò)誤，從這個(gè)角度來講，很有價(jià)值3、力的正交分解將幾種情形的分解對(duì)比分析F1FF1F2FO下拉力的分解F1F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解教師：3種情形分解的相同點(diǎn)、不同點(diǎn)在哪？學(xué)生：都遵循平行四邊形定則，都根據(jù)力的實(shí)際作用效果分解，但兩個(gè)分力的夾角不同,圖1、圖2兩分力互相垂直教師：將力分解在兩個(gè)互相垂直的方向上，這種分解叫力的正交分解F1F1=FcosθF2=FsinθG1=GsinθG2=Gcosθ教師：讓我們回到演示實(shí)驗(yàn)1，來體驗(yàn)應(yīng)用正交分解的優(yōu)點(diǎn)，我們將實(shí)驗(yàn)中的力數(shù)據(jù)化。例、模擬行李箱重10N，放在彈簧壓力計(jì)的水平臺(tái)面上，現(xiàn)用大小為F=5N與水平方向成53°斜向上的力拉砝碼，模擬行李箱受到的摩擦力f=2N,壓力計(jì)對(duì)模擬行李箱的支持力N=6N,求模擬行李箱所受的合力.解：畫出模擬行李箱受力圖，如圖所示引導(dǎo)學(xué)生求合力的方法學(xué)生1：可用作圖的方法，先求f與N的合力，再求它與F的合力，再求與G的合力學(xué)生2：力的合成求出的結(jié)果不精確學(xué)生3：可先求N與G的合力，再將它與f合成，合力再與F合成學(xué)生4：先將F正交分解在水平和豎直方向上，分別求出水平和豎直方向的合力，再求模擬行李箱的合力（用勾股定理、三角函數(shù)）教師對(duì)學(xué)生的回答作出評(píng)價(jià)，并將學(xué)生分為2個(gè)大組，一組用力的合成（圖示法）求解，另一組用力的正交分解求解，并請(qǐng)各組派一名代表演板，比較兩種方法，哪一種方便、簡(jiǎn)潔、準(zhǔn)確學(xué)生：力的正交分解法解：畫出模擬行李箱受力圖，如圖所示建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，把力F分解為沿水平方向的分力F1和沿豎直方向的分力F2F1=Fcosθ=5cos53°=3NF2=Fsinθ=5sin53°=4N水平方向:Fx=F1-f=3-2=1N豎直方向:Fy=G-F2-N=10-4-6=0物體所受的合力F合=1N（水平向右）由座位上的全體同學(xué)共同評(píng)價(jià)兩位板演同學(xué)的的解題過程的正、誤。并引導(dǎo)學(xué)生比較兩種方法解決問題的特點(diǎn)，如正交分解求多力的合力的優(yōu)越性等，總結(jié)小結(jié)：在求多個(gè)力的合力時(shí)，可用正交分解的方法，先將力分解再合成．教師：回到課題引入的“四兩撥千斤”的游戲，反思為什么小力可以分解出兩個(gè)比自己大得多的力的奇妙效果呢？學(xué)生：與兩分力的夾角有關(guān)教師：分力的大小與夾角的關(guān)系作為我們課外探究的課題課堂小結(jié)：（請(qǐng)學(xué)生談?wù)劚咎谜n學(xué)習(xí)的收獲，當(dāng)學(xué)生有困難時(shí)引導(dǎo)學(xué)生從知識(shí)，獲得知識(shí)的方法方面談學(xué)到了什么）學(xué)生談收獲：一、知識(shí)：1．力的分解遵循平行四邊形定則。2．一般要根據(jù)力的作用效果來分解力二、方法：1．實(shí)驗(yàn)觀察分析歸納得結(jié)論2．等效代替法三、體驗(yàn)了知識(shí)的形成過程教師小結(jié)、點(diǎn)評(píng)作業(yè)：1、閱讀課本P86力分解的應(yīng)用2.課外探究：分力的大小與夾角的關(guān)系3.課本P882、3、4，5（選做）九、教學(xué)反思：1、應(yīng)用層層創(chuàng)設(shè)情景的方法來引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，使教學(xué)模式從傳統(tǒng)的重結(jié)論轉(zhuǎn)變?yōu)橹剡^程，教學(xué)目標(biāo)從傳授知識(shí)轉(zhuǎn)為發(fā)展學(xué)生的觀察、實(shí)驗(yàn)、分析以及解決問題的能力，教師在課堂中起設(shè)置情景、組織、激勵(lì)的作用，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人，真正落實(shí)了提高素質(zhì)和科學(xué)素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。在課堂的引入部分設(shè)置一個(gè)有趣的力分解現(xiàn)象，使課堂教學(xué)立即吸引學(xué)生的興趣，激活了學(xué)生的求知欲望。再利用生活中的情景（拉皮箱），并用實(shí)驗(yàn)加以模擬，學(xué)生通過觀察、實(shí)驗(yàn)和分析，生動(dòng)、主動(dòng)地進(jìn)行思考和討論，并以知識(shí)的學(xué)習(xí)為載體，了解了同類現(xiàn)象的共同規(guī)律（根據(jù)力的作用效果分解力），學(xué)生在學(xué)習(xí)分力知識(shí)的同時(shí)，體驗(yàn)等效替換這一科學(xué)研究問題的方法，提高了分析問題和認(rèn)識(shí)問題的能力。2、學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)使學(xué)生在動(dòng)手動(dòng)腦中自己悟出問題：按平行四邊形定則，一個(gè)力可以有無數(shù)種分解的方式，學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問題，是解決問題的第一步，是創(chuàng)新的萌芽，學(xué)生面對(duì)問題積極主動(dòng)地把思路延伸下去，具體情景中應(yīng)根據(jù)力的作用效果分解力，并讓學(xué)生表述自己分解的步驟，通過同學(xué)、教師的評(píng)價(jià)，通過自己的體驗(yàn)獲取知識(shí)。3、課堂資源的充分利用，將演示實(shí)