力的合成与分解一对一教案
力的合成与分解
一、合力的范围及共点力合成的方法
1．合力范围的确定
(1)两个共点力的合成，|F 1－F 2|≤F 合≤F 1＋F 2，即两个力大小不变时，其合力随两力夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F 1－F 2|，当两力同向时，合力最大，为F 1＋F 2.
(2)三个共点力的合成：①当三个共点力共线同向时，合力最大为F 1＋F 2＋F 3
②任取两个力，求出合力范围，如第三个力在这个范围内，则三力合成的最小值为零；如不在范围内，则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小力的数值之和的绝对值．
2．共点力的合成方法
(1)合成法则：平行四边形定则或三角形定则．
(2)求出以下三种特殊
情况下二力的合
力：
①相互垂直的两个力合成，合力大小为F ＝F 21＋F 22.
②夹角为θ、大小相等的两个力合成，其平行四边形为菱形，对角线相互垂直，合力大
小为F ＝2F 1cos θ2
③夹角为120°、大小相等的两个力合成，合力大小与分力相等，方向沿二力夹角的平分线
【例1】 在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上，如图所示．如果钢丝绳与地面的夹角∠A ＝∠B ＝60°，每条钢丝绳的拉力都是300 N ，试用作图法和解析法分别求出两根钢丝绳作用在电线杆上的合力．(结果保留到整数位)
[针对训练1](2009·海南·1)两个大小分别为F 1和F 2(F 2 A ．F 2≤F ≤F 1 B .F 1－F 22≤F ≤F 1＋F 22 C ．F 1－F 2≤F ≤F 1＋F 2 D ．F 2 1－F 22≤F 2≤F 21＋F 22 [针对训练2](2009·江苏·2)如图所示，用一根长1 m 的轻质细绳将一幅质量为1 kg 的画框对称悬挂在墙壁上，已知绳能承受的最大张力为10 N ，为使绳不 断裂，画框上两个挂钉的间距最大为(g 取10 m /s 2 )( ) A .32 m B .22 m C .1 2 m D . 34 m 二、力的分解的方法 1．按力的效果分解 (1)找出重力G 的两个作用效果，并求它的两个分力．如图所示 F 1＝ G sin θ，F 2＝G cos θ(用G 和θ表示) (2)归纳总结：按力的效果求分力的方法：①根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向．②再根据两个实际分力的方向画出平行四边形，并由平行四边形定则求出两个分力的大小． 2．按问题的需要进行分解 (1)已知合力和两个分力的方向，可以作出惟一的力的平行四边形；对力F 进行分解，其解是惟一的． (2)已知合力和一个分力的大小与方向，对力F 进行分解，其解也是惟一的． (3)已知一个分力F 1的方向和另一个分力F 2的大小，对力F 进行分解， 则有三种可能(F 1与F 的夹角为θ)．如图所示： ①F 2 ②F 2＝F sin θ或F 2≥F 时有一组解． ③F sin θ 【例2】 如图所示，用轻绳AO 和OB 将重为G 的重物悬挂在水平天花板和竖直 墙壁之间，重物处于静止状态，AO 绳水平，OB 绳与竖直方向的夹角为θ，则 AO 绳的拉力F A 、OB 绳的拉力F B 的大小与G 之间的关系为( ) A ．F A ＝G tan θ B ．F A ＝G cos θ C ． F B ＝G tan θ D ．F B ＝G cos θ [针对训练3]（广东理科基础高考·6）如图所示，质量为m 的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB 与竖直方向的夹角为θ.设水平横梁OA 和斜梁OB 作用于O 点的弹力分别为F 1和F 2，以下结果正确的是( ) A ．F 1＝mg sin θ B ．F 1＝mg sin θ C ．F 2＝mg cos θ D ．F 2＝mg cos θ 三、正交分解法 1．定义：把各个力沿相互垂直的两个方向进行分解的方法 用途：求多个共点力的合力时，往往用正交分解法． 2．步骤：如图所示，(1)建立直角坐标系；通常选择共点力的作用点为坐标原点，让尽可能多的力落在坐标轴上，建立x 、y 轴． (2)把不在坐标轴上的各力沿坐标轴方向进行正交分解． (3)沿着坐标轴方向求合力F x 、F y . (4)求F x 、F y 的合力，F 与F x 、F y 的关系式为：F ＝F 2x ＋F 2 y .方向为：tan α＝ F y /F x . 【例3】 物体A 的质量为2 kg ，两根轻细绳b 和c 的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体A 上，在物体A 上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力F ，相关几何关系如图11所示，θ＝60°.若要使两绳都能伸直，求拉力F 的大小范围．(g 取10 m /s 2) [针对训练4](2010·江苏·3)如图12所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m 的照相机．三脚架的三根轻质支架等长，与竖直方向均成30°角，则每根支架中承受的压力大小为( ) A .13mg B .23 mg C .36mg D .239mg 《力的等效和替代》教学设计 【课题】力的等效替代 【教学对象】高一学生 【授课时间】45分钟 【教材】教育《物理》必修I 【教学容分析】 1、本节课的地位与作用：力的等效和替代是粤版物理必修I第三章第三节的容。在学习本节课之前学生已经学习了弹力、摩擦力等力的概念，对力有了一定的感性和理性的认识，同时在第一章中已经学习了位移矢量，对矢量的知识有了一定的储备，获得感性认识。 这节课的容，为下面的力的合成与分解有着密不可分的联系，为后续力的合成与分解打下知识层面的基础。本节课所初步总结出来的平行四边形定则也是处理矢量的一个通则，因此本节课为以后动量、冲量、动能定理等容打下了坚实的基础，具有承上启下的作用，这节课的学习效果将直接影响后续课程的学习。2、课程标准对本节容的要求：通过实验，理解力的合成与分解。对等效替代的思想在科学研究中的应用有质的认识。学习关于实验探究的一般程序和方法，养成良好的思维习惯，能运用等效思想和所学的探究方法分析、解决日常生活中的一些问题。 3、教材的容安排：粤教版教材第三章第3节力的等效和替代这一节的容，首先是教师讲解一些相关的概念：力的图示、力的等效、合力、分力、力的合成与分解等概念，教师引导学生探究：寻找等效力，引导学生进行试验设计，最后引导学生得出具有普适性的方法：平行四边形定则的初步得出。 4、对教材的思考：这章的教材编写整体上看，比较适合学生的认识特点，但是，我觉得第三节《力的等效与替代》力的等效这部分，我们一直在强调力的等效，直至后面寻找等效力，从本质上来说，就是求几个分力的合力，故而在这里，应该把寻找等效力与力的合成在观念上应该先对等起来，教师应该注重提出猜想前的引导工作，引导学生从几何层面上来考虑他们之间的关系，不置使得学生无从下手。 F1 F2 F O F F2 F O （3 F 2的最小值为：F 2min =F sin α ②当已知合力F 的方向及一个分力F 1的大小、方向时，另一个分力F 2取最小值的条件是：所求分力F 2与合力F 垂直，如图所示，F 2的最小值为：F 2min =F 1sin α ③当已知合力F 的大小及一个分力F 1的大小时，另一个分力F 2取最小值的条件是：已知大小的分力F 1与合力F 同方向，F 2的最小值为｜F －F 1｜ （5 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： ①首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x 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 22)()(合合y x F F F += 点评：力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上，分解最终往往是为了求合力（某一方向的合力或总的合力）。 小结：（1）在分析同一个问题时，合矢量和分矢量不能同时使用。也就是说，在分析问题时，考虑了合矢量就不能再考虑分矢量；考虑了分矢量就不能再考虑合矢量。 （2）矢量的合成分解，一定要认真作图。在用平行四边形定则时，分矢量和合矢量要画成带箭头的实线，平行四边形的另外两个边必须画成虚线。 （3）各个矢量的大小和方向一定要画得合理。 （4）在应用正交分解时，两个分矢量和合矢量的夹角一定要分清哪个是大锐角，哪个是小锐角，不可随意画成45°。（当题目规定为45°时除外） 二、典型例题 【例1】如图甲所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200 N ，两力之间的夹角为60°，求这两个拉力的合力． 解析：根据平行四边形定则，作出示意图乙，它是一个菱形，我们可以利用其对角线垂直平分，通过解其中的直角三角形求合力． 4.2 怎样分解力 [教学目标] 1．知识与技能: （1）知道什么是分力及力的分解的含义。 （2）理解并能按照力的实际作用效果来分解力. （3）通过运用DIS实验系统探究力的分解规律，学会应用新的信息采集和处理方式。2．过程和方法: （1）通过运用DIS实验系统探究力的分解规律的过程，感悟力的分解是一等效替代的方法。 （2）通过设计简单的实验解决物理问题，认识物理实验在物理学发展过程中的作用。（3）通过矢量相加法则的学习，认识数学工具在物理学的作用。 3、情感、态度、价值观: （1）养成互相合作的团队精神，培养学生的创新意识 （2）培养学生将物理知识应用于实际的意识 [教学重点与难点] (1)探究力的分解的规律 (2)会利用力的分解的规律解决实际问题 教学过程设计: 一、情景引入: 如图1所示，在地面上放有一大木箱，先让一个力气较大的同学上来推，没有推动。再让一个力气小的同学上来，将用铰链相连的两块长木板，构成一个人字形，然后，请他往人字形的顶端一站. 结果:木箱被推动了。 是什么原因呢?解释这个谜底，需要运用力的分解的知识。 二、授新课: 1、什么是力的分解? 让学生阅读课文，了解什么是力的分解。运用类比法来比较力的合成与力的分解，使学生知道力的分解是力的合成的逆运算。都符合平行四边形法则。如表格 力的合成与力的分解的对比 力的合成力的分解 不同点在两个力的大小、方向都确定的情况 下，它们的合力是唯一的。一个力分解成两个力有无数种分解，即力的分解不是唯一的。 相同点都遵守平行四边形定则联系两者互为逆运算。 2、力的分解是按力的实际作用效果来分解的 例1:组织学生讨论开始时的推木箱问题 教师可引导学生，: (1)木箱如何放置的? (2)人的重力产生的作用效果是怎样的? 力的合成和分解 教学目标： 1．理解合力、分力的概念，掌握矢量合成的平行四边形定则。 2．能够运用平行四边形定则或力三角形定则解决力的合成与分解问题。 3．进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能。 教学重点：力的平行四边形定则 教学难点：受力分析 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、标量和矢量 1．将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题的思想。 2．矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则：标量用代数法；矢量用平行四边形定则或三角形定则。 矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则（可简化成三角形定则）。平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量（合矢量）的作用效果和另外几个矢量（分矢量）共同作用的效果相同，就可以用这一个矢量代替那几个矢量，也可以用那几个矢量代替这一个矢量，而不改变原来的作用效果。 3．同一直线上矢量的合成可转为代数法，即规定某一方向为正方向。与正方向相同的物理量用正号代入．相反的用负号代入，然后求代数和，最后结果的正、负体现了方向，但有些物理量虽也有正负之分，运算法则也一样．但不能认为是矢量，最后结果的正负也不表示方向如：功、重力势能、电势能、电势等。 二、力的合成与分解 力的合成与分解体现了用等效的方法研究物理问题。 合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法．用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩，即考虑合力则不能考虑分力，同理在力的分解时只考虑分力而不能同时考虑合力。 1．力的合成 （1）力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”（合力）。力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则，它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。 题组一力的分解 1.下列说法错误的是( ) A.一个2 N的力可分解为17 N和16 N的两个分力 B.一个6 N的力可分解为6 N和6 N的两个分力 C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 解析:合力F与对应的两个分力F1和F2的大小关系满足|F1- F2|≤F≤F1+F2,所以只有D项错误。 答案:D 2.为了行车的方便与安全,上山的公路都是很长的“之”字形盘山公路,这样做的主要目的是( ) A.减小上山车辆受到的摩擦力 B.减小上山车辆的重力 C.减小上山车辆对路面的压力 D.减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力 解析:如图所示,重力G产生的效果是使物体下滑的分力F1和使物体压紧斜面的分力F2,则F1=Gsin θ,F2=Gcos θ,倾角θ减小,F1减小,F2增大,同一座山,高度一定,把公路修成盘山公路时,使长度增加,则路面的倾角减小,即减小上山车辆的重力平行于路面向下的分力,可使行车安全,故选项D正确,选项A、B、C错误。 答案:D 题组二矢量相加法则 3.已知力F的一个分力F1跟F成30°角,F1大小未知,则另一个分力F2的最小值为( ) A. B. C.F D.无法判断 解析:F、F1和F2构成矢量三角形。当F2与F1垂直时,F2最 小,F2=Fsin 30°=,故选项A正确。 答案:A 4. 如图所示,F1、F2为有一定夹角的两个力,L为过O点的一条直线,当L 取什么方向时,F1、F2在L上的分力之和最大( ) A.F1、F2合力的方向 B.F1、F2中较大力的方向 C.F1、F2中较小力的方向 D.以上说法都不正确 解析:F1和F2在L上的分力之和等价于F1和F2的合力在L上的分力,而F1和F2的合力要分解在L上的力最大,就应该使L与合力方向一致,而L若在其他方向上,都会使这个分力减小,因此选项A正确。 答案:A 题组三正交分解法 力的合成与分解总结 一、力的合成 合力与分力的定义 当一个物体受到几个力的共同作用时，我们可以求出一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的效果相同。这个力就叫做那几个力的合力，其他的几个力就叫做分力。 例题1：对合力与分力概念的理解 一件行李重为G，被绳OA和OB吊在空中，OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2，如图所示，则（） A.F1、F2的合力是G B.F1、F2的合力是F C.行李对绳OA的拉力方向与F1方向相反，大小相等 D.行李受到重力G、OA绳的拉力F1、OB绳的拉力F2，还有F共四个力作用 答案详解此题答案为：BC。 解：AB、图中F1、F2的合力为F，合力与分力是等效替代的关系，所以两个绳子的拉力的合力不是重力，故A错误，B正确； C、行李对绳OA的拉力与绳对行李的拉力F1是一对作用力与反作用力，大小相等，方向相反，故C正确； D、行李受重力和两绳的拉力，共3个力作用，F是两个拉力的合力，不是物体实际受到的力，它与两个分力之间的关系是一种等效替代关系，故D错误。 故选BC。 【解题方法提示】 行李受重力和两绳的拉力F1、F2处于平衡状态，根据共点力平衡条件分析F1和F2两个力的合力大小；根据牛顿第三定律分析绳子对行李的拉力与行李对绳子的拉力关系；分析物体的受力时，合力不是物体实际受到的力，据此解答。 例题2：对受力分析变力的理解 用水平力F推静止在斜面上的物块,当力F由零开始逐渐增大而物块仍保持静止状态,则物块( ) A.所受合力逐渐增大 B.所受斜面摩擦力逐渐增大 C.所受斜面弹力逐渐增大 D.所受斜面作用力逐渐变小 答案详解 C 解: A 、物块保持静止,合力保持为零不变.故A 错误 B 、当力F 较小时,物块受力图如图1. 根据平衡条件得 ,当F 增大时,f 减小; 当力F 较大时,物块受力图如图2. 根据平衡条件得 ,当F 增大时,f 增大. 故B 错误. C 、,F 增大时,N 增大.所以C 选项是正确的. D 、物块所受斜面的作用力与重力和力F 的合力大小相等,等于 ,当F 增大时,物块所受斜面的作用力增大.故D 错误. 所以C 选项是正确的 解析:物块保持静止,合力保持为零不变.以物块为研究对象,根据平衡条件分析:物块所受斜面的摩擦力先减小,后增大.弹力逐渐增大.物块所受斜面的作用力与重力和力F 的合力大小相等,逐渐增大. 总结： 1、合力与分力的关系 ?? ???）化，合力同时发生变化力瞬时对应。（分力变瞬时性：各个分力与合一个物体而言力与合力都是相对于同用在同一个物体上，分同体性：各个分力是作果相同果与各个分力的作用效等效性：合力的作用效 等效替代法 例题3：对力的合成的理解 如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角。若此人所受重力为，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为（ ）。 力的合成与分解【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 力的合成与分解 二. 知识要点： 理解力的合成和合力的概念。掌握力的平行四边形定则。会用作图法求共点力的合力，会用三角形知识计算合力。知道合力大小与分力间夹角关系，知道矢量概念。理解力的分解和分力概念。理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循力的平行四边形定则。能根据力的实际作用效果进行力的分解。会计算分力大小。 三. 学习中注意点： （一）力的合成、合力与分力 1. 合力与分力：如果一个力作用在物体上，产生的效果，与另外几个力同时作用于这个物体上产生的效果相同，原来的一个力就是另外几个力的合力。另外几个力叫分力。 合力是几个力的等效力，是互换的，不是共存的。 2. 共点力：几个力的作用点相同，或几个力的作用线相交于一个点，这样的力叫共点力。 3. 力的合成：求几个共点力的合力的过程叫力的合成。 力的合成就是在保证效果相同的前提下，进行力的替代，也就是对力进行化简，使力的作用效果明朗化。 现阶段只对共点（共面）力进行合成。 4. 平行四边形定则：两个共点力的合力与分力满足关系是：以分力为邻边做平行四边形，以共点顶向另一顶点做对角线，即为合力。这种关系叫平行四边形定则。 5. 力的合成方法：几何作图法，计算法。 6. 多个力的合成先取两个力求合力，再与第三个力求合力，依次进行下去直到与最后一个分力求得的合力就是多个力的合力。 7. 力是矢量：有大小有方向遵循平行四边形定则。凡矢量有大小有方向还要遵循平行四边形定则。 （二）力的分解 1. 力的分解：由一个已知力求分力的过程叫力的分解。 2. 力的分解中分力与合力仍遵循平行四边形定则，是力的合成的逆运算。 3. 分解一个力时，对分力没有限制，可有无数组分力。 4. 分解力的步骤 （1）根据力作用效果确定分力作用的方向，作出力的作用线。 （2）根据平行四边形定则，作出完整的平行四边形。 （3）根据数学知识计算分力 5. 一个力分解为二个分力的几种情况 （1）已知合力及两分力方向，求分力大小，有唯一定解。 （2）已知合力及一个分力的大小方向，求另一分力大小方向，有唯一定解。 （3）已知合力及一个分力方向，求另一分力，有无数组解，其中 人教版必修一《力的分解》WORD教案10 【教学目标】： 1．明白得力的分解概念，进一步体会“等效替代”的物理思想；明白得力的分解是力的合成的逆运算。 2．把握一样情形下力的分解依照实际需要来确定分力方向；会用作图法和直角三角形的知识求分力。 3．会运用力的分解解决日常生活中的有关问题。 4．了解三角形定则与平行四边形定则，并拓展至多边形法则；能区别矢量和标量。 【教学重点】： 1．会依照实际需要进行力的分解、求分力，并运用力的分解解决日常生活的有关问题。2．从所遵循的运算法则的角度认识矢量和标量，能区别矢量和标量。 【教学难点】： 1．运用力的分解解决实际问题 2．区别矢量和标量 【教学流程】： 复习力的合成及等效替代思想，提出力的分解——应用力的分解讨论物理情形及实际问题——对矢量、标量的再讨论 【教学过程】： 一、复习引入，提出力的分解概念 1．从“等效替代”动身，提出力的分解 力的合成，多个分力与一个合力的成效相同，用一个合力来替代几个分力。是否有如此的情形：一个作用力同时产生几个成效？请举例说明。 （假如学生无法举出恰当例子，可提示教科书上拖拉机拉耙的例子） 假如我们要分别研究作用力产生的各个成效，能够如何样做？ （从力的合成受到启发，用几个力来替代这一个力，分别研究各个分力） 提出力的分解概念，进一步讨论力的分解中的“等效替代”思想，合力与分力的关系。2．如何进行力的分解 力的分解中，合力和分力是如何样的关系？求一个力的分力应该遵循什么运算定则？ （力的分解是力的合成的逆运算，也遵循平行四边形法则） 给定一个力，请学生按平行四边形法则把那个力分解为两个力，并展现分解的结果。 （学生无从下手，或者得出多个不同的结果。学生讨论得到，不加限制地分解，能够得到许多多个解。要进行力的分解，需要有一定的目的要求才有意义。） 请学生讨论，在解决实际问题时，一样需要如何样来进行力的分解才有意义呢？ （从前面力的分解引入得到启发，按照力产生的实际成效进行分解。假如有学生提出，为了解决问题的方便，可按照方便运算的原则进行分解，应该加以鼓舞，同时为正交分解方法的学习做好铺垫。） 对力的分解进行小结：遵守平行四边形定则；不加限制有许多组解；一样情形下依照实际情形确定两个分力的方向。 二、应用力的分解讨论实际问题 1．斜面上物体所受重力的分解 教师实验演示：较柔软的薄木板搭成斜面，小车在薄木板上从静止开释，小车沿木板下滑，下滑过程中木板被小车压弯。 提问：观看到哪些现象？ 力的合成与分解 一、合力的范围及共点力合成的方法 1．合力范围的确定 (1)两个共点力的合成，|F 1－F 2|≤F 合≤F 1＋F 2，即两个力大小不变时，其合力随两力夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F 1－F 2|，当两力同向时，合力最大，为F 1＋F 2. (2)三个共点力的合成：①当三个共点力共线同向时，合力最大为F 1＋F 2＋F 3 ②任取两个力，求出合力范围，如第三个力在这个范围内，则三力合成的最小值为零；如不在范围内，则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小力的数值之和的绝对值． 2．共点力的合成方法 (1)合成法则：平行四边形定则或三角形定则． (2)求出以下三种特殊 情况下二力的合 力： ①相互垂直的两个力合成，合力大小为F ＝F 21＋F 22. ②夹角为θ、大小相等的两个力合成，其平行四边形为菱形，对角线相互垂直，合力大 小为F ＝2F 1cos θ2 ③夹角为120°、大小相等的两个力合成，合力大小与分力相等，方向沿二力夹角的平分线 【例1】 在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上，如图所示．如果钢丝绳与地面的夹角∠A ＝∠B ＝60°，每条钢丝绳的拉力都是300 N ，试用作图法和解析法分别求出两根钢丝绳作用在电线杆上的合力．(结果保留到整数位) [针对训练1](2009·海南·1)两个大小分别为F 1和F 2(F 2 力的合成 【教学重点】 1．从力的作用效果相同来理解合力与分力的概念 2．设计实验，探究求合力的方法 3．平行四边形法则的理解及应用 【教学流程】 创设情境，提出合力与分力概念——给出问题情境，激发思考合力与分力关系——设计探究求合力的实验方案——分组实验——学生讨论，得出结论——练习与拓展（例题、合力大小与角度关系、多力合成） 【教学过程】 一、创设情境，提出合力分力的概念 1．出示卡通画，介绍共点力概念 在大多数实际问题中，物体同时受到几个力，引入共点力和非共点力概念，分别给出共点力和非共点力的图片示例。在研究中如果使用质点模型，则受力均可以作为共点力处理。本节课研究物体受共点力的情况。 出示卡通画： 小车均匀速向前运动，一头牛拉车的效果与三位同学拉车的效果相同。 2．学生小实验 一个力气大的男生在讲台上提起一桶水，使水桶保持静止；另外两位同学一起提起这桶水并使之保持静止。分析在两种情况下这桶水的受力情况，并画出示意图。提问：可以发现各个力之间有什么关系 学生讨论得到：F单独作用和F1、F2共同作用的力的效果相同。 3．引出等效替代关系，提出合力、分力概念 从前面两个情境出发，抓住共同点：一个力单独作用时可以和多个力一起作用时产生相同的作用效果。自然地引出等效替代的关系，并从力的角度分析，得到合力、分力的概念。 用问题引导学生讨论合力、分力的概念： 谈合力、分力的出发点在于什么 （力的作用效果相同，可以用一个合力去替代几个分力的作用） 合力与几个分力同时存在吗 （不是，合力只是几个分力的等效替代，并不是物体又多受到了一个力） 二、探究求合力的方法 1．情境讨论，激发认知冲突 提问：前面三位同学拉车的情境中，如果三位同学水平向右的拉力分别为F1、F2、F3，那么这三个力的合力是多少呢方向是怎么样的呢 （学生利用以前所学的知识，可以得到合力F=F1+F2+F3，方向与三个拉力方向相同） 提问：把所有的分力相加就得到合力的大小，这个方法就是求合力的方法吗请学生讨论。 （有学生提出异议，以前学过，两个力方向相反时，合力应该是两个力相减，方向与较大的力方向相同） 提问：求合力就是把分力相加或者相减吗 实验：两个弹簧秤互成一定角度，提起几个钩码保持静止，分别读出弹簧秤示数。用一个弹簧秤提起同样的钩码保持静止，读出弹簧秤示数。 提问：两个分力大小与合力既不满足相加关系，也不满足相减关系。如果给定两个分力，到底应该怎么去求这两个力的合力呢 2．设计探究实验 提出任务：探究合力与分力之间到底有什么样的关系。介绍可用的实验器材：木板、白纸、弹簧秤（2个）、橡皮条、细绳、刻度尺、图钉、三角板。 问题讨论，引导实验设计： ①根据器材，可以用什么方法来得到分力，以及两个分力的合力 （两个弹簧秤拉橡皮条和一个弹簧秤拉橡皮条，使作用效果相同） ②怎么样保证分力的作用效果与合力的作用效果相同 （把橡皮条一端固定，保证另一端与绳子的节点拉到相同的位置） ③需要记录哪些数据怎么样来记录 （橡皮条节点的位置，合力和分力的大小。引导讨论是否需要记录力的方向。讨论文字记录的不足，引导思考怎样更好地同时记录描述力的大小和方向力的图示。） 请各小组学生再整理探究实验的方案，确定明白实验的目的、过程、操作。 3．小组实验，记录实验结果 各小组根据自行整理好的方案进行实验，并用力的图示记录实验结果。教师巡视，观察各小组实验进行情况，进行适当指导。 4．思考讨论，得出实验结论 观察实验得到的F及F1、F2的大小和方向，猜想F1、F2和F之间有什么样的关系。引导学生适当地添加辅助线，研究几何关系。 （学生得出，连接分力和合力的末端，得到的几何图形大致是一个平行四边形） 两个分力为平行四边形的一对邻边，合力为此对邻边所夹的对角线。 各个小组实验时，力的大小和方向都各不相同，都能大致得到这样一个结论，说明有一定的普遍性。请各小组再次实验，改变力的大小、方向，看是否满足同样的结论。 演示实验，特殊角度特殊值验证（即大纲版教材中本节的演示实验）。橡皮条一端固定，另一端与绳系为节点。两分力互成90度，分别由三个钩码、四个钩码的重力提供。合力沿橡皮条拉伸方向，由5个钩码的重力提供。 三、平行四边形定则 两个共点力合成时，遵循平行四边形法则：以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，两邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。 讨论：为什么力的合成（两个力相加）不是简单的加减，而是满足平行四边形法则呢 （力是既有大小，又有方向的矢量，相加时既要考虑大小又要考虑方向，所以满足的法则必须是大小和方向同时考虑的。） 思考：对于有大小有方向的矢量相加，是否都不能简单地加减呢 《力的分解》教学设计 教材分析 力的分解是力的合成的逆预算，是求一个已知力的两个分力。在对已知力进行分解时对两个分力的方向的确定，是根据力的作用效果进行的。在前一节力的合成学习的基础上，学生对于运算规律的掌握会比较迅速，而难在是对于如何根据力的效果去分解力，课本上列举两种情况进行分析，一个是水平面上物体受到斜向拉力的分解，一个是斜面上物体所收到的重力的分解，具有典型范例作用。 教学目标 1.理解力的分解与力的合成互为逆运算，都是力的等效代替，满足力的平行四边形定则。 2.了解力的分解具有惟一性的条件。 3.掌握按力的效果进行力的分解的方法。 教学重难点 1.重点：在具体问题中如何根据力的实际作用效果和力的平行四边形定则进行力的分解 2.难点：如何确定分力的方向 课前准备 铅笔、细绳、重物等 教学过程 一、引入 为什么高大的立交桥要建有很长的引桥呢？ 二、复习回顾 什么叫合力？ 什么叫力的合成？ 力的合成遵循什么法则？ 如果原来几个力产生的效果跟一个力产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。求几个力的合力叫做力的合成。遵循平行四边形定则。 三、新课教学 1.力的分解 （1）几个力共同作用的效果如果跟原来一个力产生的效果相同，那么这几个力就叫做原来那几个力的分力。 （2）求一个已知力的分力叫做力的分解。 （3）力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也是遵循平行四边形定则的。 2.思考：我们知道不论有多少个共点力都可以用一个合力来等效替代，换句话说也就是：力的合成是唯一的。 那么力的分解是否也是唯一的呢？ 若没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 4.实际情况中如何根据力的作用效果进行分解？ 情景1：木匠利用刨子刨木头，对木匠对刨子的作用力进行分解 情景2：人力拉扯车时，人习惯用斜向上的拉力去拉车子，对人对车的拉力进行分解 第五节力的分解 【目标要求】 1．知识与技能 理解力的分解和分力的概念，会用三角形定则求力的分解，熟练掌握物体的受力分析，能够根据力的作用效果进行分解. 2．过程与方法 体会合成与分解的互逆性和所遵从的法则，掌握力的分解的矢量方法. 3．情感、态度和价值观 培养分析观察能力，物理思维能力和科学的研究态度 【巩固教材－稳扎稳打】 1．将一个力F分解为两个不为零的力，下列哪种分解方法是可能的() A．分力之一垂直F B．两个分力的大小与F的大小相同 C．一个分力的大小与F的大小相同 D．一个分力与F相同 2．如图3-14所示，光滑斜面上物体的重力mg分解为F1、F2 两个力,下列说法正确的是() A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜 面的压力 B．物体受到mg、F N、F1、F2四个力作用 C．物体只受重力mg和弹力F作用 图3-14 D．F N、F1、F2三力的作用效果与mg、F两力的作用效果不 同 3．将一个力F分解为两个力F1、F2，那么下列说法正确的是() A．F是物体实际受到的力 B．F1、F2不是物体实际受到的力 C．物体同时受到F、F1、F2三个力的作用 D．F1、F2共同作用的效果与F相同 4.对于力的下述说法中正确的是() A．运动物体受到的摩擦力一定与它们的运动方向相反 B ．合力必定大于分力 C ．物体间有摩擦力时,一定有弹力，且摩擦力和弹力的方向一定垂直 D ．静止在斜面上的物体受到的重力，可以分解为使物体沿斜面下滑的力和对斜面的压力 【重难突破－重拳出击】 1．一个物体，放在水平面上对物体施加一个倾角为30°斜向上的 力,如图3-15所示，当这个力从零开始增加时，物体所受的摩 擦力将() A ．逐渐增大 B ．逐渐减小 C ．先逐渐增大，后又减小 D ．先逐渐减小，后又增大 2．已知力F 分解为两个不为零的力，下列情况具有唯一解的是() A ．已知两个分力的方向，并且不在同一直线上 B ．已知一个分力大小和方向 C ．已知一个分力的大小和另一个分力的方向 D ．已知两个分力的大小 3．将一个有确定方向的力F=10N 分解为两个分力，已知一个分力有确定的方向，与F 成30 0角，另一个分力的大小为6N ，则在分解时() A ．有无数组解B.有两组解C.有唯一解D.无解 4．将一个5N 的力分解为两个分力，分力的大小可以是() A ．都是5N B ．分别是1000N 和996N C ．其中一个分力可以是5?104NC ．其中一个分力可以是0.1N 5．用两根细绳把一支荧光灯悬挂起来，在图3-16中，哪一种情况悬绳中张力最小() 6．如图3-17所示，物体静止于光滑的水平面上，力F 作用于物体O 点，现要使合力沿着OO '方向，那么必须同时加一个力F '，这个力 的最小值是() A ．F θcos B ．F θsin C ．F D ．F θcot 7．把一个已知力F 分解，要求其中一个分力F 1跟F 成300角。而大 小未知；另一个分力F 2=33F ，但方向未知，则F 1的大小可能是() A ．33FB ．23FC ．3FD ．3 32 F 8．如图3-18所示，重物的质量为m ，轻细绳AO 和BO 的A 、 B 端是固定的，平衡时AO 水平，BO 与水平面的夹角为θ， AO 的拉力F 1和BO 的拉力F 2的大小是() 图3-15 图3-16 图3-18 图3-17 人教版必修一《力的分解》WORD 教案13 一、受力分析的差不多方法： 1.明确研究对象 在进行受力分析时，研究对象能够是某一个物体，也能够是保持相对静止的若干个物体（整体）。在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象能够使问题简洁地得到解决。研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力。 2.隔离研究对象，按顺序找力 把研究对象从实际情形中分离出来，按先已知力，再重力，再弹力，然后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力），最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力，并画出各力的示意图。 3.只画性质力，不画成效力 画受力图时，只能按力的性质分类画力，不能按作用成效（拉力、压力、向心力等）画力，否则将显现重复。 二、典型例题 1.分析满足下列条件的各个物体所受的力，并指出各个力的施力物体. 2.对下列各种情形下的物体A 进行受力分析 （1）沿水平草地滚动的足球 平面上的物体球 （3）在光滑水平面上向右运动的物体球 （4 路面上小车 （6）沿粗糙的天花板向右运动的物体 F>G （2）沿斜面上滑的物体A （接触面光滑） （1）沿斜面下滚的小球， 接触面不光滑 . （3）静止在斜面上的物体 四、课堂练习 1. 对下列各种情形下的物体A 、B 进行受力分析，在下列情形下接触面均不光滑. （4）在力F 作用下静止 在斜面上的物体A F （5）各接触面均光滑 A （6）沿传送带匀速上滑的物块A A A F （1）A 静止在竖直 A v （2） A 6）向上爬杆的运动员 （5）静止在竖直墙面 轻上的物体A F A （4）静止在竖直墙面 轻上的物体A F A （7）光滑小球 A （8）静止 力的合成与分解 教学过程 一、力的合成 1.验证力的平行四边形定则 （1）.实验器材 方木板、白纸、弹簧秤(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉若干、细芯铅笔. （2）.实验步骤 ①用图钉把白纸钉在放于水平桌面的方木板上. ②用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套. ③用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，将结点拉到某一位置O，如图标记，记录两弹簧秤的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两个细绳套的方向. ④用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，按选定的标度作出这两 只弹簧秤的读数F 1和F 2 的图示，并以F 1 和F 2 为邻边用刻度尺和三角板作平行四边 形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示. ⑤只用一只弹簧秤钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数F′和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示. ⑥比较一下，力F′与用平行四边形定则求出的合力F的大小和方向. ⑦改变两个力F 1与F 2 的大小和夹角，重复实验两次. 实验结果： （3）.实验结论 结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F 1与F 2 之合力必与橡皮条拉力平衡， 改用一个拉力F′使结点仍到O点，则F′必与F 1和F 2 的合力等效，以F 1 和F 2 为邻边 作平行四边形求出合力F，比较F′与F的大小和方向，验证互成角度的两个力的合成的平行四边形定则. （4）注意事项 1.实验时，弹簧秤必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向，以减小实验误差.测量前应首先检查弹簧秤的零点是否准确,注意使用中不要超过其弹性 5力的分解 教学过程 导入新课 情景导入 观察一下生活中有哪些类似的情况，可以用一个力来代替多个力来达到同样的效果，想一下，为什么有时人们不用一个力去做而要用多个力来做呢？使用吊车的时候大家观察一下钓钩是不是用一根钢丝吊着？如图3-5-1. 课件展示： 图３－5－1 根据图片可以看出,其实吊车的钓钩不是用一根钢丝吊着的，而是用几根钢丝共同吊着，这又是为什么呢？ 实验导入 1．用两细绳悬挂一铁球,在细线的夹角逐渐增大的过程中细线断掉了,这是怎么回事呢？ 2.找两名力气比较大的同学上台进行拔河比赛，再成鲜明对比地请一位个子小的女同学上台,交给她一个艰巨的任务,即要求她一个人拉动两个人.教师指导让小个子女同学在绳子中间用力一拉,两位大力士都被拉动了.一名弱小女子能拉动两名大力士,这又是怎么回事呢? 推进新课 一、力的分解 上一节课我们学习了力的合成,知道了什么是合力，什么是分力,什么是力的合成，及力的合成遵循的法则,下面我们来一起回顾一下这些内容. 师生回忆讨论以上问题．(设计意图：１.回忆旧知,推进新知;２.调动学生课堂积极性) 总结:如果原来几个力产生的效果跟一个力产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力;那几个力就叫做这个力的分力,求几个力的合力叫做力的合成． 下面回忆一下验证力的平行四边形定则的实验. 【演示实验】 在演示板上先用一个弹簧秤(力F)把橡皮绳的结点拉到O点,然后再用三个或四个弹簧秤沿不同方向拉结点到O. 问题:这个实验说明了什么呢? 结论:几个力共同作用的效果与F的作用效果相同． 明确：几个力共同作用的效果如果跟原来一个力产生的效果相同,那么这几个力就叫做原来那几个力的分力.求几个力的合力的过程叫做力的合成;而求一个已知力的分力叫做力的分解.力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也是遵循平行四边形定则的. 我们知道不论有多少个共点力都可以用一个合力来等效替代，换句话说也就是:力的合成是唯一的.那么力的分解是否也是唯一的呢？ 【学生实验】 不给学生任何限制,同学间可以自由组合，只要把橡皮绳的结点拉到O点即可.通过实验我们发现，可以用多组不同的力来达到同样的效果. 也就是说力的合成是唯一的,但力的分解却不是唯一的.那么我们要如何分解一个力呢？ 基础夯实 1．已知合力的大小和方向求两个分力时，下列说法中正确的是() A．若已知两个分力的方向且成一定夹角，分解是唯一的 B．若已知一个分力的大小和方向，分解是唯一的 C．若已知一个分力的大小及另一个分力的方向，分解是唯一的D．此合力有可能分解成两个与合力等大的分力 答案：ABD 解析：已知两个分力的方向，或一个分力的大小和方向，根据平行四边形定则，只能画一个平行四边形，分解是唯一的，故A、B正确；如果将合力分解时两个分力夹角为120°且合力在其角平分线上，则两个分力与合力等大，故D正确；若已知一个分力F1的大小和另一个分力F2的方向，设F2与F夹角为θ，若F1 D．帆船能逆风行驶，说明风力一定能分解出沿船前进方向的分力 答案：AD 3．(潍坊临朐11～12学年高一上学期期末)如图所示，木匠用直角斧子劈木材时，采用A、B、C三种方式。当木匠用力相同时，下列说法正确的是() A．A种方式更容易劈开木材 B．B种方式更容易劈开木材 C．C种方式更容易劈开木材 D．无论哪种方式斧子的左面比右面受到的压力大 答案：AD 解析： 第3讲力的合成与分解 考纲下载：1.矢量和标量(Ⅰ) 2.力的合成与分解(Ⅱ) 主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能 1．共点力：作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的几个力。 2．合力与分力 (1)定义：如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。 (2)相互关系：等效替代关系。 3．力的合成 (1)定义：求几个力的合力的过程。 (2)合成法则 ①平行四边形定则；②三角形定则。 4．力的分解 (1)概念：求一个力的分力的过程。 (2)分解法则 ①平行四边形定则；②三角形定则。 (3)分解方法 ①效果分解法；②正交分解法。 5．矢量和标量 (1)矢量 ①特点：既有大小又有方向； ②运算法则：平行四边形定则。 (2)标量 ①特点：只有大小没有方向； ②运算法则：算术法则。 巩固小练 1．判断正误 (1)两个力的合力一定大于任一个分力。(×) (2)合力及其分力可以同时作用在物体上。(×) (3)合力与分力是等效替代的关系。(√) (4)在进行力的合成与分解时，都要应用平行四边形定则或三角形定则。(√) (5)按效果分解是力分解的一种方法。(√) (6)互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形。(√) (7)既有大小又有方向的物理量一定是矢量。(×) [合力与分力] 2．[多选]关于合力与分力，下列说确的是() A．合力与分力是等效的 B．合力与分力的性质相同 C．合力与分力同时作用在物体上 D．合力与分力的性质不影响作用效果 解析：选AD合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用时的效果是相同的，因而合力与分力不是同时作用在物体上的，也不涉及力的性质的问题，故A、D 正确，B、C错误。 [力的合成] 3．[多选]作用在同一点上的两个力，大小分别是5 N和4 N，则它们的合力大小可能是() A．0B．5 N C．3 N D．10 N 解析：选BC根据|F1－F2|≤F≤F1＋F2得，合力的大小围为1 N≤F≤9 N，B、C正确。 [力的分解] 4．[多选]将物体所受重力按力的效果进行分解，下列图中正确的是() 解析：选ABD A项中物体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力G1和沿斜面向下使物体向下滑的分力G2；B项中物体的重力分解为沿两条细绳使细绳紧的分力G1和G2，A、B图均正确；C项中物体的重力应分解为垂直于两接触面使物体压紧两接触面的分力G1和G2，故C图错；D中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力G1和沿绳向下使绳紧的分力G2，故D图正确。 高中物理必修一力的合成和分解 一、学习目标： 1. 理解合力、分力、力的合成和分解。 2. 掌握平行四边形定则的含义和使用方法，会进行力的合成和分解。 3. 会进行受力分析，会用正交分解法求解力的平衡问题。 二、重点、难点： 重点： 1. 理解什么是等效替代法。 2. 熟练掌握平行四边形定则的应用。 3. 会根据力的效果对其进行分解并利用三角形关系求解分力或合力。 4. 会利用正交分解法求解力的平衡问题。 难点： 1.“平行四边形定则”的理解和应用。 2. 按照力的实际效果分解力。 3. 正交分解方法的应用。 三、考点分析： 本节内容是力学的基础内容，对本节课内容的考查常和物体的平衡，牛顿运动定律及运 1、合力与分力 （1）合力与分力的概念：一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。 （2）合力与分力的关系： ①合力与分力之间是一种等效替代的关系。一个物体同时受到几个 力的作用时，如果用另一个力来代替这几个力而作用效果不变，这个力 就叫那几个力的合力，但必须要明确合力是虚设的等效力，并非是真实 存在的力。合力没有性质可言，也找不到施力物体，合力与它的几个分 力可以等效替代，但不能共存，否则就添加了力。 ②一个力可以有多个分力，即一个力的作用效果可以与多个力的作 用效果相同。当然，多个力的作用效果也可以用一个力来代替。 2、共点力 （1）概念：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用 线相交于同一点，则这几个力叫共点力。 （2）一个具体的物体，所受的各个力的作用点并非完全在同一个点上，若这个物体的形状、大小对所研究的问题没有影响，我们就认为物体所受到的力就是共点力。如图甲所示，我们可以认为拉力F 、摩擦力F f 及支持力F N 都与重力G 作用于同一点O 。又如图乙所示， 人教版必修一《力的分解》WORD教案8★新课标要求 （一）知识与技能 1、明白什么是分力及力的分解的含义。 2、明白得力的分解的方法，会用三角形知识求分力。 3、会用力的分解的方法分析日常生活中的问题。 4、能够区分矢量与标量。 5、会用三角形定则进行矢量相加 （二）过程与方法 1、强化“等效替代”的思想。 2、培养观看、实验能力。 3、培养运用数学工具解决物理问题的能力。 4、培养用物理语言分析问题的能力。 （三）情感、态度与价值观 1、通过分析日常现象，培养学生探究周围事物的适应。 2、培养学生发表见解的意识和与他人交流的愿望。 ★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运算分力。 2、会分析日常生活中与力的分解相关的问题。 3、会用三角形定则成合矢量 ★教学难点 1、分力与合力的等效替代关系。 2、依照力的实际作用成效进行力的分解。 ★教学方法 分析日常现象，提出问题，引导探究，实践体验，讨论交流，用物理语言描述出力的分解的方法 ★教学用具： 铅笔，细线，钩码，（或支架、轻杆、橡皮筋、钩码）小车，薄塑料板，多媒体 ★教学过程 （一）引入新课 教师活动：复习提问什么是合力、分力、力的合成；力的合成所遵守的法则是什么？ 合力与分力的关系如何样？ 学生活动：摸索并回答教师的问题。 点评：复习上节课所学的有关力的合成的知识，引入新课题――力的分解。 （二）进行新课 1、力的分解 教师活动：利用多媒体展现耙的示意图和工作图，引导学生阅读课文并讨论： 1、斜向上对杆的拉力F产生了什么成效？ 2、如此的成效能不能用两个力F1和F2来实现？方向如何样？ 3、F1和F2与F产生的成效是相同的，那么能个能用F1和F2来代替F呢？ 学生活动：通过阅读课文。观看示意图，讨论；在教师的引导下，回答问题。 1、一个成效是使耙克服泥土的阻力前进，另一个成效是把耙向上提。 2、一个水平的力F1使耙前进，一个竖直向上的力F2把耙向上提。 3、能够。 点评：通过实际问题激发学生学习的爱好，提出渐进的问题，培养学生在实际问题中发觉问题，用物理语言解决问题的能力；并逐步引入本节的内容。 教师活动：教师总结引导： 1、F能够用F1和F2来代替，F1和F2确实是力F的分力。求一个力的分 力叫做力的分解。 2、而F1和F2的合力就应该是F。这说明力的分解和力的合成是如何样的力的合成和分解教学设计课题
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