高一物理:力的合成与分解教学设计

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新修订高中阶段原创精品配套教材

力的合成与分解教材定制 / 提高课堂效率 /内容可修改

Force synthesis and decomposition

教师:风老师

风顺第二中学

编订:FoonShion教育

力的合成与分解

──最后几个问题的处理河南省洛阳机车中学常城

【教学内容】

高一《物理》第一册第一章第六节“力的分解”。

【教学过程】

师:第一章静力学我们已经基本结束了,还剩余几个小问题,借此机会,我们共同讨论一下。曾经有一位同学在课下拿一枝钢笔问我:“老师,这枝钢笔的重心如何测定呢?”现在,我反过来问大家,钢笔的重心如何测定呢?(从怀中掏出一枝钢笔)

生:(小声讨论)

师:(将学生分成四组)下面各组进行讨论。

(教师走下讲台,到小组中听学生的讨论情况,并加以询问和指导。)

师:有没有讨论好的方案?

生1:(举手)将一根细线系在钢笔上,使钢笔水平静止,则细线在钢笔上所系位置即为重心。

师:你能谈谈你为什么这样做吗?

生1:钢笔水平静止,受自身重力和悬线拉力,二力是一对平衡力……

师:重心和重力的作用线有什么关系呢?

生1:重心一定在重力的作用线上,而钢笔重心一定在钢笔上,所以钢笔重心一定处在重力作用线与钢笔的交点上。

师:相当好!还有其他方案吗?

生2:(用手指托一枝钢笔)就这样,当钢笔处于水平位置且平衡时,手指的位置就是钢笔重心位置。

师:这个方法也可以,(示意乙坐下)甲乙两位同学的实验思路都挺好,但实验的精度不高,实验的难度也有些大,比如:第二个试验,手指毕竟相对太宽,这样重心的位置不太准。若用一刀片去替代手指,准确度就提高了,但实验难度大大增加了;第一个实验的难度也比较大。我们有没有更好、更简单的方法能比较精确地测定出钢笔重心的位置呢?请回顾:课本中用悬挂法测量薄板(平面物体)重心的方法。

(教师和学生们一起看课件,回顾测量过程。)

师:提一个问题,若用两绳同时将重物悬挂起来,这将变成一个……

生(思考后回答):三力平衡问题。

师:(演示课件)若用一个细长的木条替代薄板水平放置,处于静止状态,则其受力分析应不变,(边演示课件边讲)重

力方向竖直向下,重力的作用线过ab与de的交点,将重力作用线反向延长交细木条于一点。因为细木条的重心必在自身上,重力的作用线又必过重心。所以,这交点即是细木条重心。

(教师留给学生一点时间,让其思考。)

师:在这里,我们实际上应用了三力汇交原理。(演示课件,课件内容:物体在作用线共面的三个非平行力的作用下处于平衡状态时,这三个力的作用线必交于一点。)师:我再次提问:如何确定钢笔重心位置,大家分组讨论。

(几分钟后)

生3:(举手)用两根细线将钢笔悬挂,将两根细线的反向延长线交于一点,重力作用线必过这一点,将重力作用线反向延长交钢笔一点,这一点就是重心。

生4:补充一点,钢笔应水平放置。

师:很好。下面我们看一道习题,巩固一下我们的知识。

(教师演示课件,师生共同处理习题。)

师:下面我们研究第二个问题。轮船在下海试航时,通常将轮船放在一个斜面上,轮船由斜面滑向水中。如果设计不够精确,轮船将会静止在斜面上。轮船在斜面上静止释放后能否下滑与哪些因素有关呢?我们不妨建立一个物理模型:将一个物块静止放在斜面上,研究它能否下滑。(演示课件)

师:将一个物块放在斜面上,受到几个力的作用?

生5:三个力。

师:哪三个力?

生5:重力、支持力、摩擦力。

师:物体现在平衡吗?

生5:平衡。

师:我们现在是要讨论物体静止与否啊!

生5:那不一定平衡。

师:对,我们应讨论才是。对于目前物体的受力情况,大家准备采取何种分析方法呢?

生6:(举手)用正交分解。

师:可以试试。

生6:在平行于斜面方向上建立x轴,垂直于斜面方向上建立y轴。将重力沿x轴分解为gsinθ,沿y轴分解为gcosθ。

师:如此一来,我们要研究物体能否下滑,只需研究x 轴上的受力情况即可。那么下面怎么办呢?请大家讨论。

(学生分组讨论,教师走下来观察询问学生讨论情况。)一组学生讨论提出分两种情况,一种是静止下滑,另一种是静止不动。

师:好!我们试着分析一下,请你们组的一位同学来谈一下你们的方案。

生7:若物体静止释放后下滑,说明重力的下滑分力大

于滑动摩擦力。

师:继续。

生7:f滑=μn

师:这里的n是斜面对物体的支持力吗?

生7:不是

师:两者是什么关系?

生7:平衡力。

师(吃惊):平衡力?

生7:作用力与反作用力。

师:作用力与反作用力和平衡力的最大区别在于,平衡力是作用在一个物体上,而作用力与反作用力是作用在两个物体上。请继续。

生7:μn=μgcosθ所以μ<tanθ

师:请继续。

生7:完了。

师:还有另一种情况呢?

生7:(沉默)……

师:已经很不错了,同桌能帮帮忙吗?

生8:还有一种情况,就是物体静止不动。

师:说明什么?

生8:说明摩擦力大于重力的下滑分力。

师:物体受力平衡吗?

生8:摩擦力等于重力的下滑分力。

师:摩擦力怎么表示?

生8:摩擦力为静摩擦力。

师:怎么表示?

生8:静摩擦力没有公式。

师:那怎么办?

(学生沉默)

师:请各组继续讨论。

(几分钟后)

师:有结果吗?

生9:(举手)考虑最大静摩擦力。静摩擦力总比最大静摩擦力小。

师:继续。

生9:最大静摩擦力……

师:老师在讲最大静摩擦力时总要强调一个知识点……

生:(思考)最大静摩擦力要比滑动摩擦力略大一点。

师:若我们忽略这一点差别,则最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。大家替你清除了阻碍,请你继续。

生9:最大静摩擦力就等于μgcosθ,也就是gsinθ<μgcosθ得μ>tanθ。

师:很好,综合上述情况讨论,哪些因素会影响物体的静止与否呢?

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