人教版高中物理必修一3.5 《力的分解》教學(xué)設(shè)計(jì)

力的分解教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析： 力的分解與力的合成是解決物理問題的一種方法，平行四邊形定則（或三角形定則）是矢量運(yùn)算的工具，它們是高中物理的基石。本節(jié)內(nèi)容介紹力的分解同樣遵守平行四邊形定則。通過例題讓學(xué)生知道一個(gè)已知力可根據(jù)實(shí)際作用效果來進(jìn)行分解，最后指出矢量相加的法則平行四邊形定則或三角形定則。教學(xué)對(duì)象分析：對(duì)剛進(jìn)入高中的學(xué)生，仍處于從形象思維向抽象邏輯思維的過渡時(shí)期，分析能力、概括能力、作圖能力、運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力有待培養(yǎng)。學(xué)生對(duì)于本節(jié)內(nèi)容的困惑主要有：分力是否真實(shí)存在？如何正確分解一個(gè)已知力？學(xué)生對(duì)物理量的矢量意識(shí)還有待加強(qiáng)。教學(xué)目標(biāo)：知識(shí)與技能1.了解分力的概念，明白力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。2.會(huì)用平行四邊形定則作圖并能計(jì)算。3.能用力的分解分析生產(chǎn)生活中的問題。 過程與方法1.強(qiáng)化“等效替代”的思想。2.掌握根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分解的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、概括能力。培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)和習(xí)慣。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1.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。2.根據(jù)力的作用效果來確定分力。如何判斷力的作用效果？依據(jù)如下:學(xué)生在物理情境變化時(shí)，不能自覺應(yīng)用“等效思想”解決問題。雖然已學(xué)“力的合成”，但對(duì)“分力是否真實(shí)存在？如何正確分解一個(gè)已知力？” 會(huì)感到困惑。因此在“等效思想”上理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算應(yīng)是教學(xué)重點(diǎn)。按力的作用效果來分解一個(gè)力學(xué)生往往感到抽象，如何判斷力的作用效果這是教學(xué)難點(diǎn)。教學(xué)策略與手段 首先以提起木塊簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)力的合成，通過一個(gè)小游戲引入新課，激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)新課的興趣。由于學(xué)生初次接觸力的分解知識(shí)，引入從學(xué)生熟悉的直觀事例拉橡皮筋出發(fā)，使學(xué)生在已有的合力、力的合成基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)分力和力的分解，通過知識(shí)的前后比較，更容易接受和理解分力、合力的等效性。讓學(xué)生領(lǐng)悟用幾個(gè)分力替代一個(gè)力與用合力替代幾個(gè)已知分力都是為了解決實(shí)際問題方便使用的一種手段，實(shí)際上并沒有改變物體原來的受力情況。 為了突破難點(diǎn)，本節(jié)課上采用實(shí)驗(yàn)、討論、講授相結(jié)合，通過學(xué)生親自體驗(yàn)，讓學(xué)生留下深刻的印象。所例舉例題按提出問題猜想實(shí)驗(yàn)探索討論得出結(jié)論的模式，猜想、實(shí)驗(yàn)探索環(huán)節(jié)由學(xué)生完成，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證由教師或?qū)W生來完成，結(jié)論則是在教師引導(dǎo)下由師生共同完成。在教學(xué)過程中重視學(xué)生的參與，讓他們?cè)诮處熕鶆?chuàng)設(shè)的情境中充滿激情地主動(dòng)學(xué)習(xí)。教學(xué)過程復(fù)習(xí)提問 如圖1所示，用兩根繩將木塊懸掛在天花板上，兩繩對(duì)木塊的拉力分別是F1、F2；也可以用一根繩子把木塊懸掛起來，繩對(duì)木塊的拉力為F，那么拉力F、F1、F2中哪一個(gè)力可以叫做另兩個(gè)力的合力？判斷的根據(jù)是什么？引入新課請(qǐng)兩名力氣大的男生上臺(tái)進(jìn)行拔河比賽，相持不下時(shí)，請(qǐng)一位女生上講臺(tái)將這兩個(gè)男生拉動(dòng)。教師指導(dǎo)讓女生在繩子中間用力一拉，將這兩們“大力士”都拉動(dòng)了？這是為什么？讓我們今天來學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。新課教學(xué)1分力及力的分解【觀察分析】將橡皮筋固定在豎直木板上，如圖2所示，用力F向下拉系在橡皮筋上的細(xì)繩，在木板上記下結(jié)點(diǎn)位置和兩段橡皮筋OA和OB的方向。在拉力F的作用下，橡皮筋OA、OB都發(fā)生了形變伸長(zhǎng)，說明力F產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果，這兩個(gè)作用效果相當(dāng)于兩個(gè)分別沿AO、BO的拉力產(chǎn)生，我們可以用這兩個(gè)沿橡皮筋方向的拉力F1、F2替代力F的作用效果而保持不變?！緦?shí)驗(yàn)演示】用兩手分別拉系在橡皮筋上的兩根繩子，讓繩子分別沿AO、BO方向，調(diào)整拉力大小，可讓橡皮筋仍達(dá)到O點(diǎn)。如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力?，F(xiàn)在通過剛才的實(shí)驗(yàn)又清楚看到與之相反的另一種情況：兩個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與原來那一個(gè)力作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同。則這兩個(gè)力叫做原來那一個(gè)力的分力。即如果幾個(gè)力共同作用在某物體上產(chǎn)生的效果跟原來一個(gè)力作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同，這幾個(gè)力就叫做原來那個(gè)力的分力。教師強(qiáng)調(diào)分力定義中的“原來”二字說明一個(gè)力跟它的幾個(gè)分力并不同時(shí)作用在物體上。一個(gè)力跟它的分力是種等效替代關(guān)系。求與一個(gè)已知力等效的分力，我們就稱為力的分解。我們知道無論有多少個(gè)共點(diǎn)力都可以用一個(gè)合力來等效替代，即力的合成是唯一的，那么力的分解是否也是唯一的呢？2力的分解法則【學(xué)生思考】請(qǐng)比較圖2的實(shí)驗(yàn)和上節(jié)課“探究合力與分力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論。【小結(jié)】這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)都是利用橡皮筋的伸長(zhǎng)量量度力的作用效果。如果把圖2的實(shí)驗(yàn)步驟顛倒一下就成為“探究合力與分力的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)?？梢娏Φ姆纸馔瑯幼袷仄叫兴倪呅味▌t。教師在圖2上畫出分解拉力F的示意圖?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】如圖3，學(xué)生探究用兩個(gè)彈簧秤將橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到O，比較兩個(gè)拉力的大小和方向發(fā)現(xiàn)可以用多組不同的力達(dá)到相同的效果?？梢娏Φ暮铣墒俏ㄒ坏?，但力的分解卻不是唯一的。如果沒有條件限制，對(duì)于同一對(duì)角線，可以做出無數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。那么在實(shí)際應(yīng)用中怎樣分解一個(gè)已知力？從拉橡皮筋的例子看，我們是按力對(duì)橡皮筋的實(shí)際作用效果分解的，這種分解是否有普遍意義呢？請(qǐng)看下面的例子:例1：如圖4，傾角為的斜面上放有一個(gè)物體，該物體受到的重力G能對(duì)物體產(chǎn)生哪些效果？請(qǐng)按作用效果分解重力?！緦W(xué)生實(shí)驗(yàn)】在水平伸出的手掌上放一本書，然后例手傾斜至?xí)禄??！窘處熤v授】書平放在平伸的手掌上時(shí)，書所受的重力產(chǎn)生了一個(gè)使它緊壓手掌的作用效果。當(dāng)手掌傾斜時(shí)，書對(duì)手掌的作用效果類似于置于斜面上的物體對(duì)斜面的作用效果，我們除感到手掌受到壓力外，還明顯感到書在沿手掌下滑，說明這時(shí)重力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果：使書沿手掌下滑和使書緊壓手掌。因此，重力G可以分解為這樣兩個(gè)分力：平行于斜面的下滑力F1和垂直于手掌向下的力F2如圖5。F1=GSin,F2=GCos。 注意引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分重力垂直斜面方向的分力與物體對(duì)斜面的壓力?！緦W(xué)生練習(xí)】為什么高大的立交橋要建有很長(zhǎng)的引橋？例2：如圖6，兩塊擋板夾一小球，將小球的重力按作用效果進(jìn)行分解？【教師演示】如圖7所示，將兩塊擋板和球之間墊上海綿，請(qǐng)學(xué)生觀察海綿的形變情況。 重力G產(chǎn)生了兩個(gè)效果：分別垂直壓向兩板的力F1=G/Sin,F2=GCot，如圖8所示。例3：如圖9所示：在豎直墻上固定一個(gè)輕支架，橫桿OA垂直于墻壁，斜桿OB與墻的夾角為，在支架的O點(diǎn)掛有一個(gè)重G的物體，怎樣確定桿的受力方向？【學(xué)生實(shí)驗(yàn)】每?jī)蓚€(gè)學(xué)生一組， 在座位上，一人右手（或左手要叉腰，另一人向下拉他的肘部，然后交換，體會(huì)拉力對(duì)手臂產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果?！窘處熤v授】豎直向下的拉力對(duì)兩支架產(chǎn)生了沿桿方向的兩個(gè)作用效果，使上桿受拉，下桿受壓。由于是輕桿，拉力F可沿上述兩個(gè)方向分解為兩個(gè)分力F1=F/Cos,F2=Ftan，我們可用F1、F2等效替代拉力F對(duì)支架的作用。通過剛才的例題，同學(xué)們要掌握按力的作用效果進(jìn)行分解力的方法：先根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定分力的方向，再根據(jù)平行四邊形定則求出分力的大小。剛才女生拉動(dòng)男生的奧秘也跟力的分解有關(guān)：如圖11，女生用較小的力就能沿繩的方向產(chǎn)生兩個(gè)較大力，所以可以拉動(dòng)男生。力的合成與分解遵循平行四邊形定則，所有的矢量合成與分解都遵循平行四邊形定則，但我們還可以從另一個(gè)角度看待平行四邊形定則，有時(shí)候處理問題會(huì)更簡(jiǎn)便、直觀。3三角形定則如圖12所示，矢量AB和矢量BC在合成時(shí)，構(gòu)成了一個(gè)三角形ABC，把兩個(gè)矢量首尾相接從而求出合矢量的方法，叫做三角形定則。從圖12可以看出三角形定則與平行四邊形實(shí)質(zhì)是一樣的。矢量：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。標(biāo)量：只有大小沒有方向，求和時(shí)按照算術(shù)法則相加的物理量。例4：如圖13所示，物體受F1、F2 、F3三個(gè)力的作用，則這3個(gè)力的合力有多大？（0N）課堂小結(jié) 本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了力的分解知識(shí)，同學(xué)們分力與合力概念的區(qū)別，力的分解與力的合成區(qū)別。尤其注意按實(shí)際效果將一個(gè)已知力分解是進(jìn)行力的分解的一種重要方法，要逐步掌握并應(yīng)用它去分析和解決實(shí)際問題。對(duì)于位移、速度、力等概念要有矢量意識(shí)，能自覺應(yīng)用平行四邊形定則（或三角形定則）進(jìn)行矢量運(yùn)算。作業(yè)設(shè)計(jì)鞏固練習(xí)1. 如圖14，放在水平地面上的物體受到一個(gè)斜向上方的拉力F的作用，且F與水平方向成角，請(qǐng)按作用效果將力F分解？ 通過此題讓學(xué)生練習(xí)按力的作用效果分解力，并能用數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)來表示力的大小