2019-2020年高中物理《力的分解》教案4 新人教版必修1.doc
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2019-2020年高中物理《力的分解》教案4 新人教版必修1.doc
2019-2020年高中物理《力的分解》教案4 新人教版必修1
一、教學(xué)目標(biāo)
1.理解分力和力的分解概念.
2.會用作圖法求一個力的兩個分力,會用直角三角形知識計算分力.
3.初步學(xué)會在具體問題中把一個力進行合理的分解.
4.培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的科學(xué)方法,培養(yǎng)觀察、分析和總結(jié)的能力.
二、重點難點
在具體問題中如何根據(jù)實際情況將一個力進行合理的分解.
三、教學(xué)方法
演示、分析、歸納
四、教具
彈簧秤、橡皮筋、鋪有海錦的斜面及木板.
五、課時 1課時
六、教學(xué)過程
(一):演示實驗,引入分力及力的分解概念
圖1
用兩個彈簧秤和一根繩,連接如圖所示,繩下掛一個砝碼.O點有大小F=mg的力豎直向下作用,這個力有兩個效果:沿兩彈簧伸長的方向分別對彈簧Ⅰ和Ⅱ施加拉力F1和F2,且F1和F2分別使它們產(chǎn)生拉伸形變,可見力F可以用兩個力F1和F2代替.
幾個力共同產(chǎn)生的效果跟原來一個力產(chǎn)生的效果相同,這幾個力就叫做原來那個力的分力.
求一個已知力的分力叫做力的分解.
(二)如何分解?力的分解是力的合成的逆運算,同樣遵守平行四邊形定則.把一個力(合力)F作為平行四邊形的對角線,然后依據(jù)力的效果畫出兩個分力的方向,進而作出平行四邊形,就可得到兩個分力F1和F2.
(三)力的分解討論
1、一個力可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力,如圖2所示.(見課本P14,圖1-29)
圖2
2、分力的唯一性條件
(1)已知兩個分力的方向,求分力.將力F分解為沿OA、OB兩個方向上的分力時,可以從F矢端分別作OA、OB的平行線,即可得到兩個分力F1和F2. 如圖3所示.
圖3
(2)已知一個分力的大小和方向,求另一個分力.
已知合力F及其一個分力F1的大小和方向時,先連接F和F1的矢端,再過O點作射線OA與之平行,然后過合力F的矢端作分力F1的平行線與OA相交,即得到另一個分力F2,如圖4所示.
圖4
(3)已知一個分力的方向和另一個分力的大小
圖7
圖6
圖5
已知合力F、分力F1的方向OA及另一個分力F2的大小時,先過合力F的矢端作OA的平行線mn,然后以O(shè)為圓心,以F2的長為半徑畫圓,交mn,若有兩個交點,則有兩解(如圖5),若有一個交點,則有一個解(如圖6),若沒有交點,則無解(如圖7).
(四)分力方向的確定:
一個已知力究竟分解到哪兩個方向上去,要根據(jù)實際情況,由力的效果來決定.
例1:教材P15例1
圖8
放在水平面上的物體受到一個斜向上方的拉力F,這個力與水平方向成θ角,該力產(chǎn)生兩個效果:水平向前拉物體,同時豎直向上提物體,因此力F可以分解為沿水平方向的分力F1和沿豎直方向的分力F2.力F1、F2的大小為 F1=cosθ, F2=Fsinθ.
例2、教材P15例2
把一個物體放在斜面上,物體受到豎直向下的重力,但它并不能豎直下落,而要沿著斜面下滑,同時使斜面受到壓力,重力產(chǎn)生兩個效果:使物體沿斜面下滑以及使物體緊壓斜面,因此重力G可以分解為平行于斜面使物體下滑的分力F1和垂直于斜面使物體緊壓斜面的分力F2.
圖9
F1=Gsinθ
F2=Fcosθ
例3、將鋪有海錦的木板及斜面按圖10所示放置,讓木板呈豎直方向,并在兩者之間放置一個球體,球體受到豎直向下的重力,同時又受到木板及斜面的支持力而處于靜止?fàn)顟B(tài),故重力在垂直于木板和斜面方向產(chǎn)生兩個效果:使物體緊壓木板和斜面.(海錦受壓可以觀察出來)因此,重力G可以分解為垂直于木板和斜面方向的兩個分力F1和F2.
圖10
F1=Gtanθ
F2=G/cosθ
綜上所述:雖然一個力可以分解為無數(shù)對力,但在具體問題中,一定要按照力的效果分解,才是合理的分解.
(五)課堂小結(jié)
原則:根據(jù)力的實際作用效果分解
方法:平行四邊形定則(解三角形)
力的分解 (1)已知兩個分力的方向(唯一解)
類型: (2)已知一個分力的大小和方向(唯一解)
(3)已知一個分力的方向和另一個分力的大?。▋山狻⒁唤饣驘o解)
[高一物理教案1-6]
3、力的分解的原則是____________,而在實際問題中,常用正交分解。一個已知力有確定分力的條件是:________________________或________________________________________。
4、物體受力分析的一般方法:
①先確定______________;②把研究對象隔離開來;③分析順序:a、已給出的力;b、___________;c、___________;d、____________;e、其它力。注意防止“添力”和“漏力”。
(二)例題選講
【例1】(出示投影片)
(1)如果圖甲,小球掛在墻上,繩與墻的夾角為θ,繩對球的拉力F產(chǎn)生什么樣的效果,可以分解為哪兩個方向的里來代替F?
(2)如圖乙,如果這個小球處于靜止?fàn)顟B(tài),重力G產(chǎn)生的效果是什么,如何分解重力G。
師生共評(1)a:球靠在墻上處于靜止?fàn)顟B(tài),拉力產(chǎn)生向上提拉小球的效果,向左緊壓墻面的效果。分力的方向確定了,分解就是唯一的。
b:F的分力,在豎直方向的分力F1來平衡重力,在水平方向的分力F2來平衡墻對球的支持力。
c:F1=Fcosθ,F(xiàn)2=Fsinθ
師生共評(2):a:重力G產(chǎn)生兩個效果,一個沿F1的直線上的分力G1來平衡F1,一個沿F2的直線方向上的分力G2來平衡F2。
b:∴G1=,G2=Ctana
【例2 】 已知合力F和它的一個分力夾角為30,則它的另一個分力大小可能是( )
θ
O
F2
F
F1
F1′
A
A. 小于F / 2 B. 等于F / 2
C. 在F / 2與F之間 D. 大于或等于F
【分析】把一個已知力分解為兩個力,要得到確定的解,必須有兩個附加條件,本題只給了一個分力的方向,答案是不確定的,是多解問題。如圖所示,根據(jù)力的三角形法則。兩分力F1,F(xiàn)2與合力F組成一個矢量三角形,其中一個分力F1一定在直線OA上,另一個分力F2則隨著兩分力夾角θ的增大先減小后增大,當(dāng)θ= 90時,F(xiàn)2最小,此時F2 = Fsin30= F / 2,F(xiàn)2最大值理論上是無限大。
【解答】選項B、C、D正確。
【點評】將一個已知力分解為兩個力,應(yīng)有無數(shù)個解。為了使它的解唯一,必須有兩個附加條件。附加條件往往是① 兩個分力的方向 ② 一個分力的大小和方向。若已知一個分力的大小和另一個分力的方向,則有兩個解。如上圖所示,若只給一個條件,則應(yīng)有無數(shù)解。
(三)鞏固練習(xí)
1. 一個10N的力可以分解為下面哪兩個力( )
A. 30N和5N B. 20N 和 5N C. 10N和5N D. 10N和10N
2.如圖所示,OA < OB,則OA繩受到拉力T1與OB繩受到的拉力T2的大小是( )
A. T1 > T2 B. T1 < T2
C. T1 = T2 D. 不能確定
3.作用于同一質(zhì)點上的三個力,大小分別是20N、15N和10N,它們的方向可以變化,則該質(zhì)點所受這三個力的合力
A、最大值是45N; B、可能是20N;
C、最小值是5N; D、可能是0。
4.如右圖所示,一個物體由繞過定滑輪的繩拉著,分別用圖中所示的三種情況拉住,在這三種情況下,若繩的張力分別為T1、T2、T3,軸心對定滑輪的支持力分別為N1、N2、N3?;喌馁|(zhì)量和摩擦均不計,則:
A、T1=T2=T3,N1>N2>N3; B、T1>T2>T3,N1=N2=N3;
C、T1=T2=T3,N1=N2=N3; D、T1<T2<T3,N1<N2<N3。
參考答案:
1.C、D 2.A
3.【分析】三個力方向相同時,合力最大,其最大值為45N,A正確。
這三個力,每兩個力之和都大于 第三個力,因此,這三個力作用在質(zhì)點上,合力可能為0。合力的最小值為0。
【解答】A、B、D。
4.【分析】由于定滑輪只改變力的方向,不改變力的大小,所以T1=T2=T3。軸心對定滑輪的支持力大小等于繩對定滑輪的力的合力。θ越大,F(xiàn)越小。
【解答】A。
(四)課堂小結(jié)
力的合成和分解都遵守平行四邊形定則,將一個已知力分解為兩個力,應(yīng)有無數(shù)個解。在進行力的分解時,可以按照力的實際作用效果進行分解,也可以進行正交分解,這種方法,我們以后還會學(xué)到。一個已知力有確定分力的條件是:已知兩個分力的方向 或已知一個分力的大小和方向。
(五)布置作業(yè)
1、教材17頁(4)、(6)、(7)做在作業(yè)本上。
2、用兩根輕質(zhì)的繩子AB和BC吊一個0.5kg的燈,如果BC繩處于水平,AB繩與水平夾角為60,求繩AB和BC所受的拉力。(g=9.8N/kg)
說明:
矢量是高中物理引入的重要概念,矢量的運算法則是平行四邊形法則,矢量概念和運算方法的引入是高中物理難學(xué)的原因之一,一定要接受它,認(rèn)識它,熟練運用它,為我們今后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ),使我們認(rèn)識水平上一個新臺階。