物理人教版高中必修1教学设计 力的分解

教学设计案例《力的分解》
[教材分析]
力的分解是继力的合成之后，对力的等效方式的进一步学习，是以后解决力学问题的一个重要方法。

力的分解和力的合成均是矢量运算的工具，是高中物理的基石，学习本节内容需要的知识有：力的图示、力的合成、平形四边形定则和等效的思想方法。

本节内容从拖拉机拉着耙的生产实例入手，引入力的分解概念，介绍力的分解同样遵守平行四边形定则。

[学生情况分析]
通过对力的合成的学习，学生对矢量运算已获得一定的感性认识，学生认识合力和分力，容易建立分力、力的分解的概念，但力的分解仍是学生学习的一个难点，主要体现在学生不知道如何根据具体的实际情况及要求确定两分力的方向，将一个已知力进行分解。

[教学目标]
一、知识与技能
1、理解力的分解的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算。

2、会用作图法求分力，会用直角三角形的知识计算分力。

3、掌握按力的作用效果分解力的基本思路，并能用来
分析日常生活和生产中的问题。

4、能区别矢量和标量，知道三角形定则，了解三角形定则和平行四边形定则的实质是一样的。

二、过程与方法
1、通过学习合力与分力的等效替代作用，强化“等效替代”的思想。

2、通过探究生活实例中力的分解，培养学生的观察、实验能力。

3、通过平行四边形定则和三角形定则的应用，培养运用数学工具解决问题的能力。

三、情感、态度与价值观
1、通过组织探讨和探究实验，培养学生的合作精神和探究周围事物的习惯。

2、通过分析日常生活中的实际问题，培养学生发表见解的意识和与他人进行交流与反思的习惯，激发学生的学习兴趣。

3、培养物理思维能力和科学的研究态度。

[教学重点]
1、会用平行四边形定则求分力，会用直角三角形知识计算分力。

2、会分析日常生活中与力的分解相关的问题，根据力的实际作用效果进行力的分解。

[教学难点]
1、在具体问题中如何根据实际情况将一个力进行合理的分解。

[教学方法]
分析实例，提出问题，实验探究，实践体验，讨论交流。

[教学器材]
多媒体课件、细线、重物、轻杆、塑料直尺、木块、橡皮绳、铁块等
[教学过程]
（一）创设物理情境，新课引入：
1：课件展示二幅图片：高大的桥；公园的滑梯。

设问1、高大的桥为什么要造很长的引桥？公园的滑梯为什么较陡？
2：实验演示：用一根细线提起一个钩码，再将此细线穿过钩码，两端上提分开，增大夹角直到细线断掉。

设问2、为什么用一根细线提起砝码细线没断，用两根细线提物体时细线反而断掉了?
学习了本课内容《力的分解》，我们就知道答案了，由此引入新课。

（二）新课探究：
1、认识力的分解
温故知新：前面我们学习了两个力的作用效果可以用一
个力替代，求两个共点力的合力，即力的合成。

力的合成遵守平行四边形定则。

实验演示1：（简单演示力的合成实验）合力与分力及特点：效果相当
实验演示2：把两根橡皮绳的两端固定在木板上,并在两绳结点处系两细线，第一次用竖直向下的一个力F拉伸两根橡皮绳,使结点到达某一位置。

请学生回答观察到的现象。

引导学生观察分析：橡皮绳OA、OB都发生了形变，说明力F产生了两个效果，这两个作用效果相当于两个分别沿OA、OB的拉力产生的，可以用两个沿OA、OB方向的拉力F1、F2同时作用于结点上来替代F让结点到达相同的位置而使其效果不变。

根据分析继续进行实验操作：如图所示用两个力F1、F2同时作用于结点上来代替F，沿OA、OB方向拉橡皮绳来替代F让结点到达相同的位置而使其效果不变。

建立概念：求一个已知力的分力叫做力的分解
设问3：力的分解遵循什么规律？
引导学生继续分析得出：（1）分力的合力就是原来被分
解的那个力。

（2）这几个力与原来那个力可“等效代替”。

（3）力的分解是力的合成的逆运算
得出规律：力的分解遵循平行四边形定则。

设问4：怎样分解一个已知力？
2、探究力的分解
（1）问题探讨
问题1：已知一个力的大小和方向不加任何条件的限制则它的分解情况如何？
学生回答：应有无数种分解的方法，因为以这个力为对角线可做出无数个平行四边形。

教师展示课件。

问题2：那么要使一个力的分解是惟一的，对两分力有什么要求？
讨论得出：要使一个力的分解有惟一解有下列可能：
①已知两个分力方向。

②已知一个分力大小和方向。

教师展示课件。

设问5：在实际问题中怎样进行力的分解？
（2）探究活动
1）．演示实验：
课件展示实例一：放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力F的作用，该力与水平方向有一夹角，如图，试求拉
θ。

分析讨论：当斜面倾角θ增大时，分析
解释：高大的桥为什么要造很长的引桥？公园的滑梯为什么较陡？
2）归纳总结：尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解。

先根据力的作用效果确定两个分力的方向，接着利用平行四边形定则确定两个分力的大小，然后用解三角形的方法和图示法求解
3）．感知力的作用效果实验：
学生实验1：将橡皮筋套在中指上，将铅笔与橡皮筋连接，铅笔尖端卡在手心处，体会一下铅笔的重力产生的效果，在铅笔上挂接上橡皮，思考拉力产生的效果？
引导学生分析并总结：图中重物拉铅笔的力F常被分解成F1和F2，F1压缩铅笔，F2拉伸橡皮筋．
（2）学生实验2：橡皮筋和一个200g的钩码。

将钩码挂在橡皮筋的中点C，先将橡皮筋的两端A、B慢慢靠拢，再将A、B两端逐渐分开，观察在此过程中橡皮筋的长度，是否变化，感受力的变化？（拉开时分力变大，合力不变）引导学生分析并总结：拉开时分力变大，合力不变
解释：为什么用一根细线提起砝码细线没断，用两根细线提物体时细线反而断掉了?
3、矢量相加的规则
（1）三角形定则
切换回重力G的分解图示，引导学生平移平行四边形的一边。

问：G、F1、F2构成什么图形？
引导学生分析总结：三角形定则两分矢量首尾相接构成三角形的两邻边，另一边是合矢量
通过斜面上物体重力G的分解得到的平行四边形的一边（即一分力）进行平移，便使G及两分力F1、F2构成一矢量三角形，得出三角形定则及两定则的实质是一样的展示情景，让学生算位移
并进一步总结：一切矢量（如位移、力、速度、加速度等）的运算均遵循平行四边形定则和三角形定则。

（2）矢量和标量
提出矢量和标量概念，让学生分析其区别与联系
强调区分一个物理量是矢量还是标量，主要看其遵循的运算法则
（三）课堂小结
（1）力的合成与分解都遵循平行四边形定则。

（2）求一个已知力的两个分力的任意解是无数的。

（3）实际应用中，分解一个力，常根据这个力的实际作用效果来确定分力的方向。

再由几何关系求两个分力的大小。

（四）作业
2．探究刀、斧工具的原理。

[教学后记]
本节课的教学设计，强调学生的自主探究与体验将“情景设置”引入教学中，辅以多媒体现代教育手段，增强师生间的课堂互动，让学生融入一个“情，景，理”的思考与钻研的过程，将以往的学生适应课堂的模式转化为课堂适应学生的模式，以期达到学而有趣，知识固化的目的。