視頻標(biāo)簽：力的分解

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視頻課題：高中物理魯科版必修1第5章第2節(jié)力的分解-山東省 - 威海

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物 理 
必修1  第三章 相互作用 第5節(jié) 力的分解 （新授課） 
一、教學(xué)目標(biāo)確立依據(jù) （一）課程標(biāo)準(zhǔn)要求及解讀 1.課程標(biāo)準(zhǔn)要求 
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中對這節(jié)的內(nèi)容要求是：通過實(shí)驗(yàn)，了解力的合成與分解，知道矢量和標(biāo)量。 
2.課程標(biāo)準(zhǔn)解讀 
（1）通過實(shí)驗(yàn)，了解力的合成與分解。這里的行為動詞為“了解”，行為條件是“實(shí)驗(yàn)”，就是通過設(shè)計(jì)可行、合理的實(shí)驗(yàn)方案對力的作用效果進(jìn)行判定，從而能夠根據(jù)力的平行四邊形定則對給定的力按照作用效果進(jìn)行分解。要求學(xué)生能夠通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)的規(guī)律來解釋生活中的物理現(xiàn)象。 
（2）知道矢量和標(biāo)量。這里的行為動詞為“知道”，就是要求學(xué)生能夠說出矢量和標(biāo)量的概念，區(qū)別二者的不同即運(yùn)算法則的不同。通過對力、位移的矢量三角形和平行四邊形定則的比較，能說明二者本質(zhì)相同這一結(jié)論。 
（二）教材分析 1.地位與作用 
本節(jié)內(nèi)容是高中物理必修一 第五章《力與平衡》中第二節(jié)《力的
 
                    
             
                    
                             
 
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分解》 ，是繼第一節(jié)《力的合成》后，對力的矢量性、合力和分力的關(guān)系、力的平行四邊形定則的進(jìn)一步加深理解和應(yīng)用，是本章的一個(gè)重點(diǎn)。教材從生活實(shí)例入手，引入分解的概念，根據(jù)邏輯推理知道力的分解同樣遵守平行四邊形定則。與力的合成相比，力的分解的難點(diǎn)是一個(gè)確定的力可以對應(yīng)無數(shù)組分解的方法，力的分解不是唯一的。教科書指出對一個(gè)已知力要根據(jù)實(shí)際情況（實(shí)際需要）進(jìn)行分解。與傳統(tǒng)教材不同的是，教科書引入了三角形定則，指出矢量相加的法則，很自然的引入了矢量和標(biāo)量的概念。 
2.重點(diǎn)、難點(diǎn) 
通過實(shí)例、實(shí)驗(yàn)，能夠判斷力的實(shí)際作用效果，確定分力的方向，并能根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行分解。 
（三）學(xué)情分析 
通過上一節(jié)《力的合成》的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)知道了合力和分力的定義，知道了合力和分力的關(guān)系，理解了力的合成的平行四邊形定則，會用平行四邊形定則求合力的大小和方向，所以理解力的分解的概念、力的分解是力的合成的逆運(yùn)算、力的分解也遵從平行四邊形定則難度不大，但對如何在具體問題中分解力，尤其是如何根據(jù)力的作用效果確定分力的方向出現(xiàn)困難，在教學(xué)時(shí)應(yīng)注意創(chuàng)設(shè)情境，使學(xué)生更容易接受。 
二、教學(xué)目標(biāo)： 
1.通過對力的合成知識的復(fù)習(xí)，依據(jù)“等效替代”的物理思想，能夠總結(jié)出力的分解概念以及遵從的定則  
2.通過對日常生活中的有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察分析，能夠建構(gòu)物理模
 
                    
             
                    
                             
 
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型；通過實(shí)驗(yàn)探究，會判斷力的作用效果的方向，能根據(jù)效果對力進(jìn)行分解 ，并用來解釋生活中的物理現(xiàn)象，感受物理與生活緊密相連。 
3.通過對力、位移求和情況的分析，結(jié)合平行四邊形定則，能夠描述三角形定則的內(nèi)容，說明二者實(shí)質(zhì)是一樣的。能說出矢量和標(biāo)量的定義，區(qū)別二者的不同。 
三、評價(jià)設(shè)計(jì) 
1.老師通過對力的合成知識的復(fù)習(xí)，根據(jù)合力、分力作用效果相同，引導(dǎo)學(xué)生得出力的分解是合成的逆運(yùn)算，也遵從平行四邊形定則。此目標(biāo)比較簡單，通過舉手調(diào)查的方式進(jìn)行評價(jià)，要求全體學(xué)生都能達(dá)成。 
2.通過對三種情景的模擬演示，使學(xué)生直觀的感受到力產(chǎn)生的作用效果，能夠根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行分解。通過學(xué)生所做的分解圖，通過老師巡查方式確定完成情況，將部分學(xué)生答案以投影方式展示，進(jìn)行評價(jià)。 
3.在老師的帶領(lǐng)下，共同經(jīng)歷力、位移合成的三角形定則和平行四邊形定則，通過針對小練習(xí)，強(qiáng)化理解三角形定則，要求學(xué)生通過討論解決。 
四、教學(xué)方法：本節(jié)課重心放在力的作用效果如何判斷的教學(xué)中，注重創(chuàng)設(shè)情景，通過學(xué)生猜想、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、學(xué)生體驗(yàn)的方式進(jìn)行，幫助學(xué)生理解；利用已學(xué)知識，解釋生活中的物理現(xiàn)象，體會物理與生活的緊密聯(lián)系。 
五、教學(xué)步驟： （一）導(dǎo)入新課 
 
                    
             
                    
                             
 
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游戲：繩子為什么拉不直？ 
找兩名同學(xué)上臺把繩子拉直，老師在繩子上掛一重物，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)繩子不直了。老師問學(xué)生，讓兩位同學(xué)使勁，繩子能直么？學(xué)生回答“能”、“不能”。老師讓兩位學(xué)生加把力，繩子還是彎的？于是老師問同學(xué)們，為什么會這樣呢？學(xué)完今天這節(jié)課的內(nèi)容你們就明白了。 
（二）新課教學(xué) 
 目標(biāo)一：什么是力的分解   一個(gè)人用力F可以把一桶水慢慢地提起，兩個(gè)人分別用F1、F2兩個(gè)力把同樣的一桶水慢慢地提起。力F的作用效果與F1、F2的共同作用的效果如何？F可以叫做F1、F2兩個(gè)力的合力。 
合力F與F1、F2作用效果相同，所以合力與分力的關(guān)系是建立等效替代的基礎(chǔ)上！如果知道F1、F2，用什么方法可以求出這兩個(gè)力的合力大小和方向呢? 
對，平行四邊形定則！求兩個(gè)力的合力稱為力的合成。那么如果我知道合力要求出分力，該怎么辦呢？ 
引導(dǎo)出什么是力的分解及運(yùn)算法則。 1、求一個(gè)已知力的分力叫力的分解 
引導(dǎo)學(xué)生推理得出：力的分解與力的合成互為逆運(yùn)算 2、力的分解遵守平行四邊行定則 
根據(jù)這個(gè)結(jié)論，要分解力時(shí)，我們應(yīng)該把這個(gè)力作為平行四邊形的
 
                    
             
                    
                             
 
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哪條線？ 
答：平行四邊形的對角線。 那么兩個(gè)分力應(yīng)該怎樣表示？ 答：應(yīng)該是平行四邊形的兩個(gè)鄰邊 目標(biāo)二：力應(yīng)該怎樣分解 
下面請同學(xué)們作出一個(gè)已知力的兩個(gè)分力。 師：作一個(gè)已知力的兩個(gè)分力，有多少組解？ 
生：學(xué)生在導(dǎo)學(xué)案和透明塑料紙上進(jìn)行分解，結(jié)束后老師將部分塑料紙收起，疊放在一起，發(fā)現(xiàn)沒有相同的分解結(jié)果，說明一個(gè)力的分力有無數(shù)對！ 
    
如果不加條件限制，研究一個(gè)力的分力是沒有實(shí)際意義的，因?yàn)楹狭εc分力對物體的作用效果相同，所以實(shí)際中我們經(jīng)常按照力的作用效果進(jìn)行分解。 
情景1. 
1.展示圖片，創(chuàng)設(shè)物理情景 
教師利用多媒體展示拖拉機(jī)拉耙、人拉行李箱的圖片，讓學(xué)生回歸到學(xué)生生活的情景。 
教師設(shè)問引導(dǎo)學(xué)生思考：耙和行李箱受到什么方向力的作用？這個(gè)
F1
F2F3
F4F5
F6
F
 
                    
             
                    
                             
 
6 
力對耙和箱子有什么樣的作用效果？ 
    
2.建立物理模型 
我們要研究生活中的實(shí)例時(shí)，通常會把他們抽象、簡化成簡單的物理模型，來進(jìn)行分析。教師引導(dǎo)學(xué)生建立物理模型：耙和箱子相當(dāng)于物體，物體放在水平地面上受到斜向上的力的作用。以上生活中的例子可以簡化成如圖   
3.演示實(shí)驗(yàn) 
回歸物理問題：這個(gè)斜向上的力對物體產(chǎn)生什么樣的作用效果？ 教師將帶有鉤碼的小車放置在電子稱上，用細(xì)繩套斜向上拉動小車。讓學(xué)生觀察。 
現(xiàn)象：將重物放在電子秤上，顯示示數(shù)，對物體施加斜向上拉力，物體運(yùn)動，壓力變小 
分析：拉力使物體向前運(yùn)動，同時(shí)對秤壓力減小，說明拉力有向前拉和向上提的效果 
結(jié)論：有向前拉動物體和向上提物體的效果 
學(xué)生：在學(xué)案上進(jìn)行分解，得到兩個(gè)方向的分力，并寫出分力的表
 
                    
             
                    
                             
 
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達(dá)式 
老師投影展示 
F1=Fcosθ    F2=Fsinθ 
通過以上實(shí)例，我們總結(jié)力的分解的一般步驟： 第一步：根據(jù)力的作用效果確定兩個(gè)分力的方向； 第二步：根據(jù)已知合力和兩個(gè)分力方向作平行四邊形； 第三步：根據(jù)平行四邊形知識確定分力的大小和方向。 情景2. 
1.設(shè)定情景：一物體放在斜面上，斜面上物體受到的重力有哪些效果？同學(xué)猜想：有使物體沿斜面下滑和使物體壓斜面的效果 
   
2.演示實(shí)驗(yàn)：老師在自制的斜面上放一物體，用細(xì)線連在斜面頂端，靜止。（如圖） 
問題：觀察到什么現(xiàn)象？ 學(xué)生：斜面彎曲形變。 
問題：為什么會彎曲形變？說明物體的重力對斜面產(chǎn)生了什么作用效果？ 
學(xué)生：壓斜面的效果。 
教師總結(jié)：重力產(chǎn)生的一個(gè)作用效果是使物體壓緊斜面，方向是垂直于斜面向下。 
 
                    
             
                    
                             
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剪斷細(xì)線，提醒學(xué)生注意觀察。 問題：觀察到什么現(xiàn)象？ 學(xué)生：物體下滑。 
問題：說明物體的重力產(chǎn)生了什么作用效果？ 學(xué)生：使物體下滑的效果。 
教師總結(jié)：通過剛才的觀察、體會，我們了解到：作用在物體上的重力產(chǎn)生了兩個(gè)效果，一是使物體沿斜面下滑，另一個(gè)就是使物體與斜面之間發(fā)生擠壓。那我們將重力進(jìn)行分解時(shí)就根據(jù)重力的實(shí)際作用效果把重力分解到沿斜面方向和垂直于斜面的方向，如圖： 
F1= G sinθ       F2= G cosθ  
師：通過這個(gè)表達(dá)式分析： 
當(dāng)θ增大時(shí)，F(xiàn)1和 F2的大小如何變化？學(xué)生回答：F1增大，F(xiàn)2減小 4.生活中的應(yīng)用 
生活中我們注意到了這些嗎？水滑梯的坡度為什么要很陡，高大的橋梁為什么有很長的引橋？ 
   
 
在教師引導(dǎo)下，描述分析過程。 
滑梯坡度越大，F(xiàn)1越大，使人加速的越快，越刺激！引橋越長，θ
θ 
 
                    
             
                    
                             
 
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越小，上橋時(shí)的阻礙作用減小，從而比較容易上橋，下橋時(shí)的加速作用會減小，所以高大的橋總是建很長的引橋，減小橋面的傾角，從而保障行車時(shí)的安全。 
情景3： 
1.通過塔吊事故引入，展示圖片：起重機(jī)吊臂模型 
教師疑問過渡：事故中起重機(jī)提升重物過重時(shí)，受到很大向下的拉力，問重物向下的拉力產(chǎn)生什么作用效果？ 
2. 
學(xué)生探究（小組）：用手掌、細(xì)線、筆桿、鉤碼模擬吊臂，
感受力的作用效果 
3. 
老師用自制吊臂模型，放大力的作用效果，演示給學(xué)生觀察，
并總結(jié)：重物向下的拉力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果，沿鋼索向下拉和沿橫臂壓的效果。 
   
4.學(xué)生在學(xué)案上畫出該重物對吊臂拉力的分解圖。  （教師指導(dǎo)） 
       
 
                    
             
                    
                             
 
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情景4： 
1.學(xué)生實(shí)驗(yàn)：請同學(xué)們拿起桌上鉤碼，掛在兩彈簧秤間的細(xì)線上，兩手向兩個(gè)方向拉彈簧秤，感受鉤碼重力有怎樣的效果？逐漸增大夾角，觀察彈簧秤示數(shù)變化。 
2.教師總結(jié)：發(fā)現(xiàn)夾角越大，重力的分力越大（如圖） 課前實(shí)驗(yàn)揭秘：為什么繩子不能拉直     
夾角越大，分力越大，人拉繩的力就得越大，當(dāng)夾角接近1800時(shí)，人需要施加的拉力趨近無窮大。 
3.觀看視頻，解釋原因 
學(xué)生觀看視頻，思考視頻中同學(xué)的疑問，并解釋。 
目標(biāo)三：矢量相加的法則 
通過前面的分析我們已經(jīng)知道，力是矢量，力的合成和分解都要遵循平行四邊形定則。求兩個(gè)力的合力時(shí)，不能簡單地把兩個(gè)力的大小相加。 
    
 
                    
             
                    
                             
 
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我們還學(xué)習(xí)過另外一個(gè)矢量——位移，兩個(gè)位移的合位移應(yīng)如何求解呢？ 
兩個(gè)位移與它們的合位移也組成一個(gè)三角形，由此得出三角形定則的內(nèi)容 
1.三角形定則：把兩個(gè)矢量首尾相接從而求出合矢量的方法 我們?nèi)绻�把位移x2（BC）平移，使它的始端B與第一次位移的始端
A重合，就發(fā)現(xiàn)兩次位移構(gòu)成了平行四邊形的一組鄰邊，而合位移就是
對角線。所以位移相加時(shí)也遵循平行四邊形定則，因此三角形定則與平行四邊形定則本質(zhì)是一樣的。  
   
2.矢量和標(biāo)量 
矢量：既有大小，又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則（或三角形定則）的物理量 
標(biāo)量：只有大小沒有方向，求和時(shí)按照算術(shù)法則相加的物理量 3.針對練習(xí) 
根據(jù)三角形定則，判斷以下三個(gè)力中，哪個(gè)是合力，哪兩個(gè)是分力？    
 
                    
             
                    
                             
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（三）小結(jié) 
 
（四）布置作業(yè) 
查閱資料，帆船為什么可以逆風(fēng)行駛？ 教材66頁練習(xí)上（2

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