高中物理鲁科版必修1第5章 力与平衡第2节 力的分解公开课教学设计

课题：力的分解

一、教材内容

鲁教版的普通高中课程标准实验教科书《物理必修一》，第五章第2节内容“力的分解”。

二、教学目标

 　1．知识与技能

　　（1）理解分力的概念，理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则。

    （2）初步掌握一般情况下力的分解要根据实际需要或作用效果来确定分力的方向。

（3）会用作图法和直角三角形的知识求分力。

 　2．过程与方法

 　　（1）进一步领会“等效替代”的思想方法。

 　　（2）通过探究过程，提高发现问题、探索问题、解决问题能力。

 　　（3）掌握应用数学知识解决物理问题的能力。

 　3．情感态度与价值观

　　（1）通过猜测与探究享受成功的快乐。

（2）感受生活中的物理，增强将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

（3）小组合作意识。

三、教学重点、难点

 　　在具体问题中如何根据力的实际作用效果和平行四边形定则进行力的分解。

 四、教学手段、方法

 　　运用多媒体教学，探究式教学方法。

五、教学过程

【引入新课】

请男生、女生拉钢丝，男生徒手拉，女生用下面的装置。

活动一：认识力的分解

前面我们学习了力的合成，求几个力的合力叫力的合成，那么，已知一个力求它的分力的过程叫力的分解

【创设情景】请看这样一个场景：

公园散步走，

偶见癞皮狗。

主人用力拉，

乖乖转回头。

【提出问题】主人拉狗，对狗有一个斜向上的拉力，请问斜向上的拉力产生了哪些作用效果。

【抽象模型】斜向上拉水平面上的物体

【分析问题】

介绍装置

通过斜向上拉力作用前后，记录台秤和弹簧指针位置变化。

观察台秤和弹簧的变化，通过现象分析斜向上的拉力对物体有什么作用效果呢？

（学生回答）

（教师用水平和竖直方向的力同时拉小车，指针又到原来的位置）

用水平方向的力和竖直方向的力共同作用来拉小车，两个测力计的示数和刚才的位置是一样的，这说明了什么问题呢？

（学生回答）

我们用水平方向的力F1和竖直方向的力F2来代替拉力F的作用效果，那么F1、F2就叫力F的分力。前面我们学过，力的合成遵守平行四边形定则，那么，力的分解呢？

（学生回答）

力的分解遵守平行四边形定则。

平行四边形定则中的对角线表示合力，两邻边表示分力，也就是说，F作为对角线，F1和F2作为两邻边。请大家在学案上完成力的分解图，并表达出两分力的大小。

【学生演练】

（展示学生结果）

一个力，以它为对角线，可以做出多少个平行四边形？无数个。也就是说，如果没有条件的限制，会有无数对分力，无数个解导致无法求解。

对一个已知的合力，该怎样进行分解呢？

在实际应用中，通常根据问题的需要进行分解，或根据作用效果进行分解。

下面我们通过实例来进行分析。

活动二：研究斜面上物体的重力

【创设情景】引桥、水滑梯

【抽象模型】斜面上物体重力的分解

【提出问题】斜面上放着的物体，它的重力有什么样的作用效果呢？

【学生探究】

（教师引导）了解器材、看清问题、认真操作、积极思考。

1、观察：观察当小车放在倾斜的木板上，木板和弹簧有什么变化？斜面上物体的重力有什么作用效果？

（学生回答）

2、分析：按照作用效果，重力应该如何分解呢？重力的两个分力分别是沿斜面和垂直于斜面，两个分力记作G1和G2，已知斜面倾角为θ，那么两个分力的大小为多少呢？

，

3、讨论：增大斜面的倾角，观察木板和弹簧的形变发生了什么样的变化？这说明重力的两分力大小如何变化？

（学生回答）

我们还根据表达式进行理论分析，说明倾角增大，两分力的变化情况，有请数学课代表。

（学生回答）

【应用新知】为什么高大的桥梁都有长长的引桥？

（学生回答，教师补充）

【总结方法】请同学总结一下按效果分解的一般思路：

选对象——找效果——画图形——算大小

   下面我们来研究一下这样的问题。

活动三：研究双斜面上的圆柱体的重力

【理论分析】这是对称双斜面装置，将圆柱形物体放入其中，它的重力产生了哪些效果？分力沿什么方向？

（学生回答）

请大家画出重力分解的平行四边形图形。并完成相关问题。

【理论探究】问题：如果对称双斜面夹角为60°时，其两分力的夹角为多少？若物体重为0.66N，则其中一个分力大小为多少？

（学生回答）

【实验验证】教师实验操作，观察两台秤的示数是否接近重力。

问题：当木板夹角变小时，分力的大小如何变化呢？

（学生答）分力大小逐渐增大。

【深化新知】教师：在双斜面的问题中，重力的两个分力大小与两分力夹角存在什么样的关系呢？

学生回答。

教师：我们可以通过作图法来研究，一个力，分解成两个力，随着两分力夹角的增大，它的两个分力会越来越大，产生了“小力”变“大力”的放大效应。

【实验验证】教师实验操作。我们通过实验来研究夹角变小时，其分力的大小变化。

当夹角接近1800时，两分力的大小是惊人的，这也正是菜刀切菜、斧头劈柴的物理原理。生活中，榨油机、千斤顶也是利用这样的原理。

【呼应悬念】为什么上课开始时能够一掌断钢丝，大家能用今天所学的知识解决吗？

（学生回答）因为向下的力可以分解为沿两木板方向的两个分力，由于两分力的夹角很大，力的放大效果显著，产生了超乎想象的拉力，成功拉断钢丝，这就是断钢丝的奥秘。

六、课堂小结：

力的分解是运用了等效替代的思想，遵守平行四边形定则，分解分解，先分后解，分是手段，解是目的，通过效果定方向，通过图形算大小。

七、课后作业：

研究榨油机、千斤顶和斜拉桥的力学原理。