高中物理鲁科版第五章力与平衡2力的分解

力的分解一、教学内容分析本节是司南版普通高中课程标准实验教科书《物理1》（必修）第五章第2节的内容,力的分解是高中力学知识应用的基础，而力的正交分解是解决动力学问题的有效手段。教学中应让学生体会到运用“等效”思想研究问题是物理学研究中的一种重要方法，并能从同类现象中找到共同规律-----根据力的实际作用效果分解力，因此本节内容是本章中的重点，并为《力与运动》的研究奠定基础。在高中物理课程标准中，特别强调要让学生经历、体验一个力作用同时产生两个效果的过程。其目的就是要让学生在这一过程中，理解力的分解应根据力的实际作用效果才有实际的物理意义，学会科学研究的常用方法——等效法，培养探究的意识，体验探究的乐趣，增强合作交流的意识。二、学生学习情况分析学生在学习本节内容前，已经知道同一直线上的二力合成问题，并掌握了互成角度的二力合成遵循的平行四边形定则，力的分解作为力的合成的逆运算，通过游戏的方式引出问题，激发学生的求知欲，但在分解具体的力时，学生会习惯性的将它分解为互相垂直的两个分力，并不能根据力的实际作用效果来分解具体的力，甚至很难体验到一个力的作用下同时产生的两个效果，这将是学生学习中面临的困难。三、教学设计思路本节内容要求学生通过实验体验力的分解应根据力的实际作用效果，并能用力的分解分析日常生活中的问题，这也就要求学生能从生活中发现问题，并能用解决问题的方法和途径来解释同类现象。为此，由生活中的小游戏引入新课，根据等效替代思想提出分力的概念以及力的分解，并提出问题：如何将一个力分解两个分力，学生会根据已有的经验回答：平行四边形定则，然后让学生动手将玻璃纸上的一个5N的力按同一比例分解，将多个学生的答案重叠用多媒体展示，学生自己就发现新的问题：答案不唯一，此时，用几何画板证实所有的答案都正确，因为该力没有实际意义，如果将该力赋予实际的生活情景（斜向上拉行李箱的力）又该如何分解，用演示实验1：利用托盘秤改造的弹簧压力计,将模拟行李箱放平台压力计上,用斜向上的力拉动模拟行李箱，使物体向前运动，来分析力的作用效果，让学生明确力的分解遵循平行四边形定则，还要根据力的实际作用效果来分解，再用两个学生体验性的实验（斜面上重力的分解，下拉力的分解）来巩固根据力的实际作用效果来分解力，接下来让学生寻找几副图中的差别和相同点（其中有两副图中两分力的夹角为90°），引出力的正交分解，并再次用演示实验1（数值具体化）让学生体验力的正交分解的优越性，课堂结尾又回到游戏，让学生课外探究分力的大小与夹角的关系，从课内拓展到课外上，最后组织学生小结，谈自己的学习体会，布置作业，完成本课的教学。三、教学目标理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算，会用平行四边形定则求分力，并掌握按力的作用效果分解力；掌握力的正交分解，并体验力的正交分解的优越性；能应用力的分解分析日常生活和生产中的简单问题；了解概念的建立（分力）是客观事实的需求（方便），而不是凭空臆造的；在按力的实际作用效果确定分力的方向的体验中，归纳同类现象的共同规律；学会等效替换这一研究问题的方法；培养良好的观察、分析、归纳、总结的习惯和严谨求实的科学态度；能将学习的知识拓展于生活实际,并能正确地表述自己的观点。四、教学重点：理解力的分解是力的合成的逆运算，会用平行四边形定则求分力，并掌握按力的作用效果分解力。五、教学难点：如何判定力的作用效果，掌握力的正交分解，并体验力的正交分解的优越性六、教具：多媒体课件、实物投影、重物、钩码、细线、台秤、滑块、木板七、教学方法：实验法、启发式、体验式、探究式学习八、教学过程导入新课（游戏引入）教师：请班上一位力气大同学上来，再请一位个子小的同学上来，两人分别拉绳子的两端，谁会赢？学生：力气大的同学教师：再请一位力气大的男生上来，小个子的能拉动两个大个子的同学吗？（小个子的同学在绳子中间用力一拉，两位大个子的同学被拉动了）F1F1F2甲A乙BFo学生：小个子拉动了两个大个子同学教师：沿什麽方向运动？学生：沿绳子的方向向中间靠拢教师：他一个人拉动了两个人，这就叫“四两拨千斤”（多媒体展示1）新课教学1、分力的概念用电脑分析上述实验：拉力F在两个不同的方向上产生了效果，也就是相当于有两个力F1、F2分别沿绳的方向作用于两个同学上教师：这两个力产生的效果与原来一个力产生的效果相同，我们用两个力来等效代替一个力的效果，使每个力与一个效果对应，这两个力F1F2就叫原来那个力F的分力。教师：假设F已知，那F1、F2又多大呢？已知力F，求分力F1、F2就叫力的分解2、力的分解教师：你认为可以用什么方法将一个力分解成两个分力呢？依据是？学生：用平行四边形定则分解，因为力的分解是力的合成的逆运算。试一试：一个水平向右5N的力，用1cm表示1N，请把这个力按平行四边形定则分解。（教师将准备有力F的玻璃纸分发给学生，让学生动手来画）教师：请把你的图与你的同学比较，你们分解的图完全相同吗？比较你们的结果，你有什么想法？教师收集4张差别较大的幻灯片重叠在一起，用实物展示,给学生分析教师：哪一副图正确，为什么？学生：都对，都是按平行四边形定则分解教师对学生的作图进行评价，并用电脑软件几何画板作图验证，按平行四边形定则来分解一个力，一个力可以分解成无数对分力，这样的分解是没有物理意义的。教师：怎样的分解才有实际的物理意义？下面我们把幻灯片上的力F放在具体的现象中，比如F就是图中手拉行李箱的拉力（多媒体展示2），大家又该如何分解呢？先让我们用下面的演示实验来模拟图中的情景吧演示实验1：利用托盘秤改造的弹簧压力计,将模拟行李箱放平台压力计上,用斜向上的力拉动模拟行李箱，使物体向前运动。教师：观察到什么现象？学生：示数减小了，物体被水平拉动教师：这些现象说明拉力产生了哪些效果？学生：物体被水平拉动说明斜向上的力有使物体水平向前运动的效果，示数减小了说明斜向上的力有使物体被向上提的效果，教师：

那大家再观察力F的分解，哪种分解有实际意义？学生：水平向右和竖直向上的分解有实际意义，水平的分力F1对应F力的水平作用效果（模拟行李箱被水平拉动），竖直向上的分力F2对应力F竖直作用效果（使模拟行李箱被向上提）教师：说明力的分解遵循平行四边形定则，还要根据力的实际作用效果来分解学生：力的实际作用效果确定了分力的方向，或者说两个分力的方向确定了，力的分解也就唯一确定了学生实验1：请大家将物理课本的封面用左手托起，搭建一斜面，右手将笔盒或眼镜盒放在斜面上，注意观察和感受（教师示范）学生1：笔盒会沿斜面下滑GθGGGθGGGθG2G2G1G1学生3：--------教师：为什么会有这些现象和感受？学生：物体受到重力的作用，重力产生了两个效果教师：为研究物体下滑的方便，我们可将物体的重力如何分解？请两名学生在黑板上画，其他同学自己动手画，并让黑板上画的同学表述自己画的依据和步骤学生：第一步：根据重力的两个作用效果确定两个分力的方向，沿斜面向下、垂直斜面向下第二步：过G的顶点分别作两条平行线，作出平行四边形第三步：与G共点的两邻边就是G的两个分力G1、G2（让其他学生对该生的回答作出评价，教师再作出必要的点评）教师：（1）G2是不是压力?(压力的施力物体是什么?受力物体是什么?)（2）产生下滑作用的力是不是物体受到的力?(施力物体是什么?)分力是我们根据力作用的效果假想的用来等效代替原来的力,不是真实的力.这与力的合成中的合力是一样的.学生实验2：请大家再来体验图示的实验，并按该生的作图步骤对向下的拉力F进行分解（教师将准备的铅笔、细线分发给学生，并根据学生的实际情况作必要的演示，强调中指的细线水平，下拉的细线要竖直），学生分组体验完成，请一小组说明自己的感受。学生小组1：中指被水平向前拉，铅笔戳掌心学生小组2：-------请两名学生在黑板上将F分解（找一名画错的同学和一名画正确的同学）F1F1F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解让学生对两种分解进行评价，并说明理由，教师对学生的错误进行指正，并说明这种错很正常，具有代表性，不但自己今后不会画错，而且会提示其他同学不再犯同样的错误，从这个角度来讲，很有价值3、力的正交分解将几种情形的分解对比分析F1FF1F2FO下拉力的分解F1F1F2F2FO下拉力的分解FOFFO下拉力的分解教师：3种情形分解的相同点、不同点在哪？学生：都遵循平行四边形定则，都根据力的实际作用效果分解，但两个分力的夹角不同,图1、图2两分力互相垂直教师：将力分解在两个互相垂直的方向上，这种分解叫力的正交分解F1F1=FcosθF2=FsinθG1=GsinθG2=Gcosθ教师：让我们回到演示实验1，来体验应用正交分解的优点，我们将实验中的力数据化。例、模拟行李箱重10N，放在弹簧压力计的水平台面上，现用大小为F=5N与水平方向成53°斜向上的力拉砝码，模拟行李箱受到的摩擦力f=2N,压力计对模拟行李箱的支持力N=6N,求模拟行李箱所受的合力.解：画出模拟行李箱受力图，如图所示引导学生求合力的方法学生1：可用作图的方法，先求f与N的合力，再求它与F的合力，再求与G的合力学生2：力的合成求出的结果不精确学生3：可先求N与G的合力，再将它与f合成，合力再与F合成学生4：先将F正交分解在水平和竖直方向上，分别求出水平和竖直方向的合力，再求模拟行李箱的合力（用勾股定理、三角函数）教师对学生的回答作出评价，并将学生分为2个大组，一组用力的合成（图示法）求解，另一组用力的正交分解求解，并请各组派一名代表演板，比较两种方法，哪一种方便、简洁、准确学生：力的正交分解法解：画出模拟行李箱受力图，如图所示建立如图所示的直角坐标系，把力F分解为沿水平方向的分力F1和沿竖直方向的分力F2F1=Fcosθ=5cos53°=3NF2=Fsinθ=5sin53°=4N水平方向:Fx=F1-f=3-2=1N竖直方向:Fy=G-F2-N=10-4-6=0物体所受的合力F合=1N（水平向右）由座位上的全体同学共同评价两位板演同学的的解题过程的正、误。并引导学生比较两种方法解决问题的特点，如正交分解求多力的合力的优越性等，总结小结：在求多个力的合力时，可用正交分解的方法，先将力分解再合成．教师：回到课题引入的“四两拨千斤”的游戏，反思为什么小力可以分解出两个比自己大得多的力的奇妙效果呢？学生：与两分力的夹角有关教师：分力的大小与夹角的关系作为我们课外探究的课题课堂小结：（请学生谈谈本堂课学习的收获，当学生有困难时引导学生从知识，获得知识的方法方面谈学到了什么）学生谈收获：一、知识：1．力的分解遵循平行四边形定则。2．一般要根据力的作用效果来分解力二、方法：1．实验观察分析归纳得结论2．等效代替法三、体验了知识的形成过程教师小结、点评作业：1、阅读课本P86力分解的应用2.课外探究：分力的大小与夹角的关系3.课本P882、3、4，5（选做）九、教学反思：1、应用层层创设情景的方法来引导学生学习，使教学模式从传统的重结论转变为重过程，教学目标从传授知识转为发展学生的观察、实验、分析以及解决问题的能力，教师在课堂中起设置情景、组织、激励的作用，使学生真正成为学习的主人，真正落实了提高素质和科学素养的教学目标。在课堂的引入部分设置一个有趣的力分解现象，使课堂教学立即吸引学生的兴趣，激活了学生的求知欲望。再利用生活中的情景（拉皮箱），并用实验加以模拟，学生通过观察、实验和分析，生动、主动地进行思考和讨论，并以知识的学习为载体，了解了同类现象的共同规律（根据力的作用效果分解力），学生在学习分力知识的同时，体验等效替换这一科学研究问题的方法，提高了分析问题和认识问题的能力。2、学生的自主学习，这样的教学设计使学生在动手动脑中自己悟出问题：按平行四边形定则，一个力可以有无数种分解的方式，学会发现问题，是解决问题的第一步，是创新的萌芽，学生面对问题积极主动地把思路延伸下去，具体情景中应根据力的作用效果分解力，并让学生表述自己分解的步骤，通过同学、教师的评价，通过自己的体验获取知识。3、课堂资源的充分利用，将演示实