力的分解--公开课

第二单元力的合成与分解

课标要求与教材分析

课标要求：通过实验，理解力的合成与分解，知道共点力的平衡条件，区分矢量与标量，用力的合成与分解分析日常生活中的问题。

教材分析：“力的合成与分解”是必修Ⅰ第三章第二单元的内容，是在学生学习了“三种常见的力”之后而编排的。由于合成法和分解法是处理力的运算的手段和方法，它为位移、速度、加速度等矢量的合成与分解及牛顿第二定律的应用奠定了基础。并且新教材对矢量运算普遍遵从的规律“平行四边形定则或三角形定则”作了编排，以进一步完善对矢量及其运算法则的认识。所以说本单元内容是高中物理的基石，具有基础性和预备性重要作用。

学情分析

作为老师，我们可能觉得这单元课比较简单，实验能省则省，光讲就行，其实我们要注意，学生真正接触力的作用效果是第一次，若没有一定的感性认识和亲身体会，他们很难理解如何根据实际需要来合成或分解力。那么，如果学生这一单元学不好的话，将会直接影响到后面动力学知识的学习。所以，我设计这一单元课时，每个环节都安排了实验，要求学生通过观察（亲身体验）、分析、得出结论。

教学目标：

（1）能从力作用的等效性理解合力与分力的

《力的分解》教学设计

教学目标

根据新课程标准，我设计如下的三维目标：

（1）学生通过对具体实例的分析，初步掌握按力的作用效果对力进行分解，强化“等效替代”的物理思想，会用作图法和直角三角形的知识求分力。

（2）知道平行四边形定则和三角形定则都是矢量运算法则．

（3）通过对实验的演示和分析，训练学生的观察分析实验现象的能力和物理思维能力．（4）通过学生对实际问题的分析，激发学生的学习兴趣。

教学重点和难点

教学重点：

力按照其作用效果进行分解的方法。

教学难点：

如何根据力的作用效果确定两个分力的方向

教学方法与手段

采用实验演示、师生讨论的教学方法。学生通过实验观察、实验探究，积极、主动参与到学习中来，充分体现了学生的主体地位，让学生在动手探究的过程中体验和发现成功的喜悦。

实验器材

固定有长木板的台秤1个、重物1个、弹簧秤1个、细线、约1米长的尺子（每两位同学1把）

教学流程

基于以上分析，为使本堂课围绕重点、突破难点，同时让学生在课堂教学中能力得到

提高，我设计如下教学过程。

（一）新课引入

演示：台秤实验（水平放置）

（1）、先用一斜向上的拉力F 拉重物，观察重物的运动状态以及台秤的示数；

（2）、用两个力F 1、F 2分别沿水平方向和竖直方向同时拉重物，观察重物的运动状态

以及台秤示数。

（注意：先强调观察什么，再操作实验。可以重复两次，一次只观察重物的运动状态，

另一次只观察台秤示数的变化）

学生根据观察，可得出：两个力同时作用和一个力单独作用时产生了相同的作用效果。

设计意图：这个演示实验既复习了上节课中力的合成内容，又很直接引入

新课力的分解，主要是为了体现合力与分力“等效替代”的思想，同时减少复习

和引课所占用的时间，为后面的学生活动留下充足的时间。

（二）新课教学

1、力的分解

理论上说，一个力可以由无数个力来代替，我们仅讨论一个力分解成两个力的简单情

况。

这里给学生提出三个问题：

问题1：力的合成遵循平行四边形定则，力的分解是否也遵循什么定则？

问题2：对于同一条对角线，可以做多少个平行四边形？

问题3：现在有一个确定的合力F ，没有其他限制，请同学们画出它的分力。

然后让学生逐个思考、回答。最后发现同一个力F 可以分解为无数对大小、方向不同

的分力。

那么对于一个已知力，究竟应该怎样分解呢？

一般情况下，我们常根据力的实际作用效果进行分解。

例1、前面的演示实验中，重物受到的斜向上的拉力为F ，让学生分析下面三个问题：

（1）拉力F 产生了哪两个作用效果？

（2）按照力的作用效果，应将力F 怎样分解？ （3）两分力大小与夹角α有什么关系？

先让学生交流，说出力F 的作用效果的依据是什么，

再分析，得出结论。

设计意图： 本例将问题分层次安排，降低了难度。而且教师要在

黑板上规范作图，提示学生如何用尺子作平行四边形，要强调板书的示范作用。

实际应用1：人斜向上拉箱的力产生那些效果？

让学生进行分析。

设计意图：培养学生利用物理知识去分析实际问题、解决问题，

同时提高学生应用知识的能力。

例2、把物体放在倾角为θ的斜面上，按力的作用效果，应该怎

样把重力进行分解？

仍然让学生按照例1三个步骤进行分析，学生会凭感觉得出

结论，但结论是否正确，需要实验去验证。

演示实验（实验装置如右图，由例1台秤实验装置改成）：

将台秤倾斜放置，放上重物时，

（1）、观察弹簧的形变；

弹簧被拉长，说明重力有使物体沿斜面下滑的效果；

（2）、观察台秤示数变化；

台秤有示数，说明重力有使物体压紧斜面的效果。

根据实验结果，重力可分解为平行于斜面使物体 下滑的分力F1和垂直于斜面使物体压紧斜面的分力

F2。最后学生根据分析做平行四边形确定两分力，并

进行计算。 F1=sin θ

F2=Gcos θ

理论上可以看出，F1、F2的大小都于斜面的倾角有关系。斜面的倾角θ增大时，F1增大，F2减小。

实际应用2：为什么公园里的滑梯倾角较大而大桥要修很长的引桥来减小倾角？

学生思考与讨论，得出结论。但学生的结论更多是根据生活中的感性认识得出的，因为对三角函数认识的局限性，可能无法从理论上得出结论，所以还需要实验来验证。

演示实验验证：逐渐抬高木板的一端使木板与桌面的倾角增大，观察弹簧的形变量可看出F1增大，说明重力使物体沿斜面下滑的分力增大；观察台秤示数看出F2减小，说明重力使物体压紧斜面的分力减小。

设计意图：

两个例题都体现了一个思想，即：

提出具体的问题——实验探究——理论分析——得出结

论——实际应用

“体验一下”：

工具：长约1米的尺子、书包（可以用另一个同学来代替）

F2 F1

G

操作方法：用长尺子的一端顶住手腕处，另一端顶在腰部。实验时，用手提书包（或者另一名同学用手竖直向下拉你的手），体会一下，书包向下拉手的力有哪些作用效果？请你根据感觉画出两个分力。

学生亲身体验：

根据体验分析，确定两分力的方向，做平行四边形，确定两分力大小。

设计意图：

1、前两个实验中，两分力之间的夹角都是90度，这就容易给学生造成误解，以为所有的力的两个分力都是相互垂直的。所以安排第三个实验让学生亲身体验一下，从而认识到两分力之间的夹角可以是任意的。

2、通过学生自身对力的分解特点的“鲜活”感受，简单而有效地突破了力学中的一个难点；

3、实验设计使知识与认知主体融为一体，增强了学生学习的情趣性和主动性，符合新课标所倡导的“亲历性学习”的原则。

2、矢量相加的法则

由前面的学习我们知道，力是一个矢量，力的运算不是简单地把两个力的大小直接相加减，而要按照平行四边形定则来确定。

我们在前两章也学过矢量，例如“位移”，一个人从A 走

到B ，又从B 走到C ，整个运动过程中，这个人的合位移是多少？

学生作图，合位移为AC 。

问：这个三角形与力的平行四边形定则有无联系？

生:有，将BC 边平移，使它的始端B 与A 重合，则两个分

位移就构成了平行四边形的两个邻边，而合位移正是它们所夹

的对角线。

所以，位移矢量相加时，也遵循平行四边形定则。从另一个角度看，AB 、BC 、AC 构成一个闭合的三角形，像这样把两个矢量首尾相接，从而求合矢量的方法，叫做三角形定则。

问：平行四边形定则和三角形定则有没有本质的区别？

生：没有。它们的实质是一样的。

请同学们阅读教材最后一段文字，回答矢量的定义及其与标量的区别。

结论：矢量相加的法则遵循平行四边形定则或三角形定则。

（三）、课堂练习与测试：

光滑的小球被垂直于斜面的挡板挡住而静止在斜面上。小球重为G,

斜面倾角为θ。根据力的作用效果，对重力进行分解，并计算分力的大

小。

若将上述挡板变成竖直方向，再对重力进行分解并计算分力大小。

（四）、课堂小结：

本节课的重点是将力按照作用效果进行分解，请同学们归纳一下力的分解的基本思路。 归纳为： 实际问题 定两分力方向 作平行四边形 力的作 用效果 力的分 解原则

应用数学知识 计算分力大小

学生归纳：

1、按力的作用效果确定两分力的方向；

2、根据平行四边形定则确定两分力的大小；

3、根据三角函数求分力的大小。

设计意图：锻炼学生总结归纳的能力。

（五）、板书设计：

五、力的分解

作用效果相同

一个力 力的合成

几个力

（合力） （分力）

力的分解

平行四边形定则

（三角形定则）

设计意图：把整节课的重点内容呈现给学生，让学生一目了然。

（六）课后作业设计

教学反思：力的分解是力的合成的逆运算，要使学生理解平行四边形定则既是力的合成规律也是力的分解规律，不同的是力的合成是唯一的，而力的分解不唯一，所以对力进行分解，要加上限制条件，通过例题教学来说明如何根据力的作用效果对力进行分解。本节课通过演示实验，让学生通过观察现象确定力的作用效果，以确定两分力的方向，最后的“体验一下”让学生真正用身体去感受力的作用效果，起到了很好的作用，符合新课标提倡的“亲历性学习”的原则。

将力的大小计算

转化为边长的计算