2015-2016学年人教版必修1 力的分解 教案

第三章相互作用

5 力的分解

【课前准备】

【课型】新授课【课时】1课时

【教学目标】

知识与技能

1.知道什么是力的分解，了解力的分解的一般方法．

2.理解力的分解是力的合成的逆运算．

3.能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算．

过程与方法

1.通过设置问题，启发思考，启迪物理思维．

2.训练明辨是非、格物致理的能力．

情感态度与价值观

1.体会到物理学的和谐美和统一美．

2.通过分析实际问题，激发学生的学习兴趣．

教学重点、难点：

教学重点

1.平行四边形定则和三角形定则在力的分解中的应用．

2.根据力的作用效果对力进行分解．

教学难点

1.应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算．

2.正交分解法．

教学方法：

讲授、讨论、思考、归纳、练习

【教学过程】

【新课导入】

【展示】

【导入】世界上所有建成的大桥桥中间都比桥的两端高，设计成这样的形状有什么优点呢？

【新课讲授】

力的分解

一、力的分解

【过渡引言】在力的合成中，我们知道：当几个力的作用效果与某个力相同时，这几个力就可以用这一个力代替，那么反过来，也可用那几个力来代替一个力的作用效果，这就是力的分解．

【提问】什么是力分解?

【回答】已知一个力求它的分力的过程，叫做力的分解

【展示提问】拖拉机对耙的拉力F，同时产生几个作用效果?

【回答】两个作用效果。这两个力产生的效果与原来一个力产生的效果相同，一个力的作用效果是把耙向前拉动，另一个力的作用效果是把耙上提，我们用两个力来等效代替一个力的效果，使每个力与一个效果对应，这两个力就叫原来那个力的分力．拖拉机的拉力F可用耙运动情况的一个水平的力F1和耙深度的一个竖直向上的力F2替代．

【提问】那么求分力的方法是什么?

【回答】平行四边形定则．

【提问】用平行四边形定则的依据是什么?

【回答】这两个分力的合力就是原来被分解的那个力，所以力的分解是力的合成的逆运算．因为力的合成遵循平行四边形定则，那么力的分解也应该遵循平行四边形定则．

【提问】要分解一个力，应该把这个力当成什么?

【回答】把这个力当成平行四边形的对角线．

【提问】当用平行四边形的对角线表示合力时，那么分力应该怎样表示?

【回答】分力应该是平行四边形的两个邻边．

【提问】没有限制的情况下，同一条对角线可以作出多少个平行四边形？

【回答】当对角线确定了以后，它相邻的边有很多组．

【展示】

【说明】如果没有限制，对于同一条对角线可以作出无数个平行四边形，即对于同一个力，如果没有限制可以分解成无数对大小、方向不同的分力．

【提问】这样研究一个力的分力显然是不可能的，也是不现实的，那么应该怎样研究一个力的分力呢?

【回答】在具体受力环境中进行解决．

【承接】运用所学方法，解决实际问题

【例题】把一个物体放在倾角为θ的斜面上，物体受到重力，大小为G ，方向竖直向下，如图甲(物体还受到其他力的作用，图中没画出)．现在需要沿平行于斜面的方向和垂直于斜面的方向对物体的运动分别进行研究，为此建立直角坐标系如图乙．现在把重力G沿两个坐标轴的方向分解为F1和F2，求两个分力的大小．

【解析】由以上分析可知，两个分力的大小为

F1＝Gsinθ

F2＝Gcosθ

F1和F2 的大小都与斜面的倾角有关：斜面倾角θ增大时，F1增大，F2减小

【展示】

【说明】车过桥上桥时，车辆所受重力个分力F1与运动方向相反，阻碍车前进；下桥时分力F1与运动方向相同，使车辆运动加速。所以为行车方便，高大的桥要造很长的引桥，以减小斜面的倾角．

【承接】像这种力的分解方法，被称为正交分解法

【强调】正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法．

用正交分解法求合力的步骤：

② 先建立平面直角坐标系，并确定正方向．

②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向．

③求在z轴上的各分力的代数和F x

合和在y轴上的各分力的代数和F y

合

．

④求合力的大小F2＝F y

合2+F

x合

2

【承接】通过两节课的学习，知道力是矢量，力的合成与分解不能简单地进行力的代数加减，而是根据平行四边形定则来确定合力或者分力的大小和方向．二、矢量相加法则

【提问】前面我们学过的矢量还有位移，位移的相加也遵循平行四边形定则吗? 【回答】位移的相加平行四边形定则

【提问】矢量合成是否遵守平行四边形定则?

【回答】位移的合成也遵守平行四边形定则．

【展示】

【启发】从另一个角度，图中AB和BC两个位移与它们的合位移AC组成一个三角形，能得到什么启示呢？什么叫三角形定则?

【总结】把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法，叫做三角形定则．平行四边形定则和三角形定则实质上是一样的，只不过是一种规律的不同表现形式．【提问】什么叫做矢量，除了位移和力，所学的哪些物理量还是矢量?

【回答】既有大小又有方向，并且在相加时遵从平行四边形定则(或三角形定则)的物理量叫做矢量．除了位移和力之外，所学过的速度、加速度等都是矢量．【提问】什么是标量，我们以前所学的哪些物理量是标量?

【回答】只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加减的物理量叫做标量．以前所学过的质量、体积、距离、密度、时间等物理量都是标量．