高一物理教案：力的分解

　　作為一名教學工作者，就有可能用到教案，借助教案可以提高教學質(zhì)量，收到預期的教學效果。如何把教案做到重點突出呢？以下是小編收集整理的高一物理教案：力的分解，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。

高一物理教案：力的分解1

　　一、應用解法分析動態(tài)問題

　　所謂解法就是通過平行四邊形的鄰邊和對角線長短的關系或變化情況，作一些較為復雜的定性分析，從形上就可以看出結果，得出結論.

　　例1 用細繩AO、BO懸掛一重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點A和B在支架上.懸點A固定不動，將懸點B從1所示位置逐漸移到C點的過程中，試分析OA繩和OB繩中的拉力變化情況.

　　[方法歸納]

　　解決動態(tài)問題的一般步驟：

　　(1)進行受力分析

　　對物體進行受力分析，一般情況下物體只受三個力：一個是恒力，大小方向均不變;另外兩個是變力，一個是方向不變的力，另一個是方向改變的力.在這一步驟中要明確這些力.

　　(2)畫三力平衡

　　由三力平衡知識可知，其中兩個變力的合力必與恒力等大反向，因此先畫出與恒力等大反向的力，再以此力為對角線，以兩變力為鄰邊作出平行四邊形.若采用力的分解法，則是將恒力按其作用效果分解，作出平行四邊形.

　　(3)分析變化情況

　　分析方向變化的力在哪個空間內(nèi)變化，借助平行四邊形定則，判斷各力變化情況.

　　變式訓練1 如2所示，一定質(zhì)量的物塊用兩根輕繩懸在空中，其中繩OA固定不動，繩OB在豎直平面內(nèi)由水平方向向上轉(zhuǎn)動，則在繩OB由水平轉(zhuǎn)至豎直的過程中，繩OB的張力的大小將( )

　　A.一直變大

　　B.一直變小

　　C.先變大后變小

　　D.先變小后變大

　　二、力的正交分解法

　　1.概念：將物體受到的所有力沿已選定的兩個相互垂直的方向分解的方法，是處理相對復雜的多力的合成與分解的常用方法.

　　2.目的：將力的合成化簡為同向、反向或垂直方向的分力，便于運用普通代數(shù)運算公式解決矢量的運算，“分解”的目的是為了更好地“合成”.

　　3.適用情況：適用于計算三個或三個以上力的合成.

　　4.步驟

　　(1)建立坐標系：以共點力的作用點為坐標原點，直角坐標系x軸和y軸的選擇應使盡量多的力在坐標軸上.

　　(2)正交分解各力：將每一個不在坐標軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如3所示.

　　(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和，即：

　　Fx=F1x+F2x+…

　　Fy=F1y+F2y+…

　　(4)求共點力的合力：合力大小F=F2x+F2y，合力的方向與x軸的夾角為α，則tan α=FyFx，即α=arctan FyFx.

　　4

　　例2 如4所示，在同一平面內(nèi)有三個共點力，它們之間的夾角都是120°，大小分別為F1=20 N，F(xiàn)2=30 N，F(xiàn)3=40 N，求這三個力的合力F.

　　5

　　變式訓練2 如5所示，質(zhì)量為m的木塊在推力F的作用下，在水平地面上做勻速運動.已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動摩擦力為( )

　　A.μmg

　　B.μ(mg+Fsin θ)

　　C.μ(mg-Fsin θ)

　　D.Fcos θ

　　三、力的分解的實際應用

　　例3 壓榨機結構如6所示，B為固定鉸鏈，A為活動鉸鏈，若在A處施另一水平力F，輕質(zhì)活塞C就以比F大得多的力壓D，若BC間距為2L，AC水平距離為h，C與左壁接觸處光滑，則D所受的.壓力為多大?

　　例4 如7所示，是木工用鑿子工作時的截面示意，三角形ABC為直角三角形，∠C=30°.用大小為F=100 N的力垂直作用于MN，MN與AB平行.忽略鑿子的重力，求這時鑿子推開木料AC面和BC面的力分別為多大?

　　變式訓練3 光滑小球放在兩板間，如8所示，當OA板繞O點轉(zhuǎn)動使 θ角變小時，兩板對球的壓力FA和FB的變化為( )

　　A.FA變大，F(xiàn)B不變

　　B.FA和FB都變大

　　C.FA變大，F(xiàn)B變小

　　D.FA變小，F(xiàn)B變大

　　例5 如9所示，在C點系住一重物P，細繩兩端A、B分別固定在墻上，使AC保持水平，BC與水平方向成30°角.已知細繩最大只能承受200 N的拉力，那么C點懸掛物體的重量最

　　多為多少，這時細繩的哪一段即將被拉斷?

　　參考答案

　　解題方法探究

　　例1 見解析

　　解析 在支架上選取三個點B1、B2、B3，當懸點B分別移動到B1、B2、B3各點時，AO、BO中的拉力分別為FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，從中可以直觀地看出，F(xiàn)TA逐漸變小，且方向不變;而FTB先變小，后變大，且方向不斷改變;當FTB與FTA垂直時，F(xiàn)TB最小.

　　變式訓練1 D

　　例2 F=103 N，方向與x軸負向的夾角為30°

　　解析 以O點為坐標原點，建立直角坐標系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，則F2與y軸正向間夾角α=30°，F(xiàn)3與y軸負向夾角β=30°，如甲所示.

　　先把這三個力分解到x軸和y軸上，再求它們在x軸、y軸上的分力之和.

　　Fx=F1x+F2x+F3x

　　=F1-F2sin α-F3sin β

　　=20 N-30sin 30° N-40sin 30° N=-15 N

　　Fy=F1y+F2y+F3y

　　=0+F2cos α-F3cos β

　　=30cos 30° N-40cos 30° N=-53 N

　　這樣，原來的三個力就變成互相垂直的兩個力，如乙所示，最終的合力為：

　　F=F2x+F2y=-152+-532 N=103 N

　　設合力F與x軸負向的夾角為θ，則tan θ=FyFx=-53 N-15 N=33，所以θ=30°.

　　變式訓練2 BD

　　例3 L2hF

　　解析 水平力F有沿AB和AC兩個效果，作出力F的分解如甲所示，F(xiàn)′=h2+L22hF，由于夾角θ很大，力F產(chǎn)生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F′又產(chǎn)生兩個作用效果，沿水平方向和豎直方向，如乙所示.

　　甲 乙

　　Fy=Lh2+L2F′=L2hF.

　　例4 1003 N 200 N

　　解析 彈力垂直于接觸面，將力F按作用效果進行分解如所示，由幾何關系易得，推開AC面的力為F1=F/tan 30°=1003 N.

　　推開BC面的力為F2=F/sin 30°=200 N.

　　變式訓練3 B [利用三力平衡判斷如下所示.

　　當θ角變小時，F(xiàn)A、FB分別變?yōu)镕A′、FB′，都變大.]

　　例5 100 N BC段先斷

　　解析 方法一 力的合成法

　　根據(jù)一個物體受三個力作用處于平衡狀態(tài)，則三個力的任意兩個力的合力大小等于第三個力大小，方向與第三個力方向相反，在甲中可得出F1和F2的合力F合豎直向上，大小等于F，由三角函數(shù)關系可得出F合=F1sin 30°，F(xiàn)2=F1cos 30°，且F合=F=G.

　　甲

　　設F1達到最大值200 N，可得G=100 N，F(xiàn)2=173 N.

　　由此可看出BC繩的張力達到最大時，AC繩的張力還沒有達到最大值，在該條件下，BC段繩子即將斷裂.

　　設F2達到最大值200 N，可得G=115.5 N，F(xiàn)1=231 N>200 N.

　　由此可看出AC繩的張力達到最大時，BC繩的張力已經(jīng)超過其最大能承受的力.在該條件下，BC段繩子早已斷裂.

　　從以上分析可知，C點懸掛物體的重量最多為100 N，這時細繩的BC段即將被拉斷.

　　乙

　　方法二 正交分解法

　　如乙所示，將拉力F1按水平方向(x軸)和豎直方向(y軸)兩個方向進行正交分解.由力的平衡條件可得F1sin 30°=F=G，F(xiàn)1cos 30°=F2.

　　F1>F2;繩BC先斷， F1=200 N.

　　可得：F2=173 N，G=100 N.

高一物理教案：力的分解2

　　教學目標

　　1、能夠運用力的平行四邊形定則求解一個已知力的分力；

　　2、會用三角形法則求解；

　　能力目標

　　1、熟練掌握物體的受力分析；

　　2、能夠根據(jù)力的作用效果進行分解；

　　情感目標

　　培養(yǎng)分析觀察能力，物理思維能力和科學的研究態(tài)度．

　　教學建議

　　重點難點分析

　　是力的合成的逆預算，是根據(jù)力的作用效果，由力的平行四邊形定則將一個已知力進行分解，所以平行四邊行定則依然是本節(jié)的重點，而三角形法則是在平行四邊形定則的基礎上得到的，熟練應用矢量的運算方法并能解決實際問題是本節(jié)的難點．

　　教法建議

　　一、關于的教材分析和教法建議

　　是力的合成的逆預算，是求一個已知力的兩個分力．在對已知力進行分解時對兩個分力的方向的確定，是根據(jù)力的作用效果進行的．在前一節(jié)力的合成學習的基礎上，學生對于運算規(guī)律的掌握會比較迅速，而難在是對于如何根據(jù)力的效果去分解力，課本上列舉兩種情況進行分析，一個是水平面上物體受到斜向拉，一個是斜面上物體所收到的重，具有典型范例作用，教師在講解時注意從以下方面詳細分析：

　　1、對合力特征的描述，如例題1中的幾個關鍵性描述語句：水平面、斜向上方、拉力，與水平方向成角，關于重力以及地面對物體的彈力、摩擦力可以暫時不必討論，以免分散學生的注意力．

　　2、合力產(chǎn)生的分力效果，可以讓學生從日�，F(xiàn)象入手（如下圖所示）．由于物體的重力，產(chǎn)生了兩個力的效果，一是橡皮筋被拉伸，一是木桿壓靠在墻面上，教師可以讓學生利用鉛筆、橡皮筋，用手代替墻面體會一下鉛筆重力的兩個分效果．

　　3、分力大小計算書寫規(guī)范．在計算時可以提前向?qū)W生講述一些正弦和余弦的知識．

　　二、關于力的正交分解的教法建議：

　　力的正交分解是一種比較簡便的求解合力的方法，它實際上是利用了的原理把力都分解到兩個互相垂直的方向上，然后就變成了在同一直線上的力的'合成的問題了．使計算變得簡單．由于學生在初中階段未接觸到有關映射的概念，所以教師在講解該部分內(nèi)容時，首先從直角分解入手，尤其在分析斜面上靜止物體的受力平衡問題時，粗略介紹正交分解的概念就可以了．

　　教學設計方案

　　一、引入：

　　1、問題1：什么是分力？什么是力的合成？力的合成遵循什么定則？

　　2、問題2：力產(chǎn)生的效果是什么？

　　教師總結：如果幾個力產(chǎn)生的效果跟原來的一個力產(chǎn)生的效果相同，這幾個力就叫做原來那個力的分力．求幾個力的合力叫做力的合成；力的合成遵循力的平行四邊形定則．反之，求一個已知力的分力叫做．

　　引出課程內(nèi)容．

　　二、授課過程

　　1、是力的合成的逆運算，也遵循力的平行四邊形定則．

　　教師講解：是力的合成的逆過程，所以平行四邊形法則同樣適用于．如果沒有其它限制，對于同一條對角線，可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形（如圖）．這就是說一個已知的力可以分解成無數(shù)對不同的共點力，而不像力的合成那樣，一對已知力的合成只有一個確定的結果．一個力究竟該怎樣分解呢？（停頓）盡管沒有確定的結果，但在解決具體的物理問題時，一般都按力的作用效果來分解．下面我們便來分析兩個實例．

　　2、按照力的作用效果來分解．

　　例題1：放在水平面上的物體受到一個斜向上的拉力的作用，該力與水平方向夾角為，這個力產(chǎn)生兩個效果：水平向前拉物體，同時豎直向上提物體，，因此力可以分解為沿水平方向的分力、和沿著豎直方向的分力，力和力的大小為：

　　例題2：放在斜面上的物體，常把它所受的重力分解為平行于斜面的分量和垂直于斜面的分量（如圖），使物體下滑（故有時稱為“下滑力”），使物體壓緊斜面。

　　3、練習（學生實驗）：

　　（1）學生實驗

　　1、觀察圖示，分析F力的作用效果，學生可以利用手邊的工具（橡皮筋、鉛筆、細繩、橡皮、三角板）按圖組裝儀器、分組討論力產(chǎn)生的效果，并作出力（細繩對鉛筆的拉力）的分解示意圖．

　　實驗過程：

　　將橡皮筋套在中指上，將鉛筆與橡皮筋連接，鉛筆尖端卡在手心處，體會一下鉛筆的重力產(chǎn)生的效果，在鉛筆上掛接上橡皮，思考拉力產(chǎn)生的效果？

　　教師總結并分析：圖中重物拉鉛筆的力常被分解成和，壓縮鉛筆，拉伸橡皮筋．

　　（2）學生實驗

　　2，觀察圖示，分析力的作用效果，用橡皮筋和鉛筆重復實驗，對比結論是否正確．

　　教師總結并分析：圖中重物拉鉛筆的力分解成和，壓縮鉛筆，拉伸橡皮筋．

　　盡管沒有確定的結果，但在解決具體的物理問題時，一般都按力的作用效果來分解．

　　3、課堂小結：

　　探究活動

　　題目關于“桿的受力分解”與“繩的受力分解”研究

　　由于日常生活中，我們勞動、學習的工具一般以桿和繩子為主，其他的工具也可以依照其進行分析，研究“桿的受力分解”與“繩的受力分解”具有實踐意義。有關內(nèi)容可以參見備課資料中的“擴展資料”。讓同學觀察周圍的力學工具，對比桿與繩子，分析說明各個物體的受力特點，與其有關的題目可以參見如下：

　　1、晾曬衣服的繩子，為什么晾衣繩不易過緊？

　　2、為什么軟紙經(jīng)過折疊后，抗壓性能提高？對比拱橋的設計，有什么感想？

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