力的分解-教学设计

第五章力与平衡课题：第2节力的分解的教学设计方案一、教学目标长泰二中：汤文元1．知识与技能（1）理解分力、力的分解的概念（2）会求一个已知力的分力（3）掌握正交分解法对力进行分解与合成（4）能用力分解的方法解决有关力学问题2．过程与方法（1）从力的作用效果，进一步领会分力代替合力的等效思维方法。（2）通过经历力的分解科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律，培养理论联系实际的科学思想。3．情感态度与价值观（1）培养学生对科学的好奇心与求知欲（2）通过思考、演练、讨论与交流等活动，培养学生与他人进行交流与反思的习惯。发扬与他人合作的精神，分享探究成功后的喜悦之情。二、教学重点：运用平行四边形进行力的分解,利用正交分解法对力进行分解与合成。三、教学难点：在具体问题中如何根据实际情况将一个力进行合理的分解。四、教学方法：实验探究法、分析质疑法、设问引导法、互动问答法、讨论交流法。五、教具手段:重锤、细线、铅笔、多媒体六、教学过程（一）新课引入：复习1。合力分力的概念（等效替代）2.力的合成及运算法则—怎样求几个力的合力设问：力可以合成，是否也可以分解？多个力同时作用在一个物体上，可以产生一个效果，反之，作用在一个物体上的一个力，也可以产生几个效果。（二）新课教学师生共同分析：1．手提箱子的拉力产生几个作用效果？2．教师演示：感受重物拉细线的力产生的作用效果。见书P84教师总结提出：分力与力的分解的概念（等效替代）。求一个已知力的分力叫做力的分解。师问：怎样求一个已知力的分力，力的分解与力的合成有何关系？学生全体阅读教材并思考，教师提问个别回答，进而补充说明。教师总结：1．力的合成与力的合成是互逆运算，共同遵守矢量的运算法则——平行四边形定则，合力与分力是一种等效替代，而不是物体重新受力。2．力分解的依据、原则、方法及唯一性。学生探究：力分解的四种常见情况(小组讨论交流)（1）（2）（3）（4）图1（1）作用在水平地面上物体的斜拉力怎样分解？如图1（1）所示。F2F1FG1G2G30°60°30°（2）放在斜面上的物体所受的重力如何分解？如图1（2）所示。（3）重物对三角架的拉力怎样分解？如图1（3）所示。（4）作用在两根绳子上的拉力如图分解？如图1（4）所示。师问：探究1、2中两个分力的方向有什么关系？学生观察回答：分力F1和F2、分力G1和G2相互垂直，它们与合力构成矩形教师提出力的正交分解法的概念、方法和优点教师展示例题（用多媒体），布置学生先思考，然后教师再讲解。例1：已知共面的三个力F1=20N，F2=30N，F4=40N，作用在物体的同一点上，三力之间的夹角都是120º，求合力的大小和方向。甲乙图2解析：采用正交分解法，如图2甲所示建立直角坐标轴，将F1和F2分解到X轴、Y轴上，得F2x=-F2sin30º=-15N、F2y=F2cos30º=153NF1x=-F1sin30º=-10N、F1y=-F1cos30º=-103N则Fx=F3+F1x+F2x=40+(-10)+(-15)=15N；Fy=F1y+F2y=53N由图2得F=22yxFF=103N；∵tana=331535xyFF∴a=30º即合力大小为：103N，方向与F3成30º角。XYFxFyFF2F1F3F1yF1xF2xF2yXY教后反思：建立坐标系时，应使尽量多的力落在坐标轴上，以减少分解力的个数；正交分解法适用于各种矢量，这种方法可以将矢量运算转化为标量运算。例2：用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图3所示，已知绳ac和bc与坚直方向的夹角分别为30º和60º，则ac绳和bc绳中的拉力分别为（）A．mg23，mg21B．mg21，mg23C．mg43，mg21D．mg21，mg43(1)(2)(3)(4)图3分析：ac绳与bc绳的拉力Fa和Fb的合力方向必定向上，其合力F合与重物的重力mg等大、反向。解法一：（力的分解法）重力mg产生的效果是沿绳子方向拉ac与bc绳，将重力mg分解，如图3（1）所示由题意知Fa和Fb互相垂直，利用直角三角形边角关系可知a30°60°bcFaFaxFayXYFbyFbxFbmg合30°60°FbFaCmg60°30°FaF合Fbmg合30°60°Fa=mgcos30º=mg23，Fb=mgsin30º=mg21解法二：（正交分解法）。如图3（2）所示解法二：（合成法）如图3（3）所示教师点拔解法二、解法三，这两种解法作为课堂练习，由学生完成。教师总结：力分解的解题方法、思路根据力的对力的计算作用效果转化为边角的计算教师布置以下课堂练习（用多媒体展示）：最后点评总结光滑小球放在两板间，如图4所示，当OA板绕O点转动时θ角变小时两板对球的压力FA和FB的变化为（）A．FA变大、FB不变B．FA、FB都变大C．FA变大、FB变小D．FA变小、FB变大图4师生共同进行课时小结1．力的分解与力的合成是互逆运算，同样遵守平行四边行定则2．力分解的方法：首先根据力的作用效果确定分力方向，然后由分力方向作平行四边行，最后利用直角三角形边角关系计算分力3．正交分解法是力的分解和力的合成最有效的方法，关键是建立直角坐标系，将力沿X轴、Y轴方向分解或再求坐标轴两个方向的合力Fx和Fy最后由F=22yxFF和tanθ=xyFF求合力大小与方向。实际问题物理抽象（作平行四边形）数学计算（求分力）FBFAθ三、作业布置1．见书P88，作业2、3、42．完成《基础学习与能力提升》P53-54达标训练。