高中物理必修一学案:3.5力的分解(人教版必修1)[数理化网]
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3-5 力的分解学习目标1、使学生正确理解分力的概念,理解力的分解的含义2、使学生初步掌握根据力的实际作用效果确定分力方向的原则,掌握将一个已知力分解为两个互成角度分力的方法,了解三角形定则及其简单应用3、深入体会等效替代的思想方法,培养学生严谨的学风、科学的实验态度合作探究【学生活动】:体验一:请同学们把书放在手上,将手倾斜放置,感受书的重力产生的作用效果:手是否感受到了压力?书是否有沿手向下滑的趋势?由此思考:斜面上的物体重力如何分解?体验二:同位二人,一人把手插在腰间,另一人向下用力压他的肘部,让被压的同学感受向下的压力有哪些作用效果。
通过上述体验,思考力可否分解?力分解遵从什么定则?课堂笔记:例题解析例1.光滑小球静止在斜面和竖直挡板之间,已知斜面倾角为θ请分解小球所受的重力,并求出分力。
例2.某人用力F 斜向上拉物体,请分析力F 产生的效果,完成力F 的分解并求出两个分力(已知力F与水平方向的夹角为θ)作业自助餐A、海阔凭鱼跃1.下列说法中正确的是()A.一个2 N的力可分解为7 N和4 N的两个分力B.一个2 N的力可分解为9 N和9 N的两个分力C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力2. .三个共点力的大小分别为5 N、3 N、7 N,则它们的合力的最大值为________,最小值为_________。
3.将一个大小为10 N的力分解为两个分力,如果已知其中的一个分力的大小为15 N,则另一个分力的大小可能是()A. 5 NB. 10 NC. 15 ND. 20 N4.在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为()A.重力的斜面的支持力B.重力、下滑力和斜面的支持力C.重力和下滑力D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力5.一个质量可以不计的细线,能够承受的最大拉力为F。
现在把重力G=F的重物通过光滑的轻质小钩挂在这根细线上,两手握住细线的两端,开始两手并拢,然后沿水平方向慢慢地分开,为了不使细线被拉断,细线的两端之间的夹角不能大于()A.60°B.90°C.120°D.150°6.请根据实际情况画出重力的分解图,并求解各个分力,已知物体重力为G,夹角为θ。
2018级高一物理学案班级:姓名:使用日期:主备人:审核人:高一物理组 2018-11-163.5 力的分解导学案【学习目标】 1.知道什么是力的分解,了解力的分解的一般方法.2.知道平行四边形定则和三角形定则都是矢量运算法则.3.能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算.【学习重点】 1.平行四边形定则和三角形定则在力的分解中的应用.2.根据力的作用效果对力进行分解.【学习难点】应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算.【自主学习】一、力的分解1.定义:求一个已知力的_____的过程.2.力的分解原则:力的分解是力的合成的________,同样遵守________________.3.力的分解依据:(1)一个力可以分解为两个力,如果没有限制,同一个力可以分解为_____对大小、方向不同的分力.(2)在实际问题中,要依据力的______________分解.二、矢量相加的法则1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从__________________的物理量叫做矢量.2.标量:只有大小,没有方向,求和时按照_____相加的物理量叫做标量.3.三角形定则:把两个______________从而求出合矢量的方法叫做三角形定则.4.矢量加减遵循的法则:(1)平行四边形定则;(2)三角形定则:三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的.三(阅读教材p64页完成下列问题)1、拖拉机对耙的拉力产生哪两个作用效果?2、这两个效果相当于两个力分别分别产生的,也就是说,拖拉机实际拉耙的力F可以用两个力F和2F来替代。
那么,力1F和2F就叫做力F的力。
那么,求一个实际的力的分1力就叫做力的。
3、为什么说力的分解是力的合成的逆运算?(同样遵循平行四边形定则)4、如图一个已知的力可以分解成多少对不同的共点力呢?那么我们应该怎样研究一个力的分力呢? (小组讨论)(由于分力与合力相互替换的前提是相同作用效果,所以在分解某力时,其各个分力必须有各自的实际效果,比如:形变效果,在这个意义上讲,力的分解是唯一的。
教学过程设计
教学二次备课(3)如图所示分解F1=Fcosθ, F2=F sinθ
例2:物体放在斜面上,那物体受的重力产生
有什么样的效果。
由学生分析:
(1)G方向竖直向下,又不能下落。
在垂直于斜
面方向产生紧压斜面的力的作用效果;在沿斜面方向
上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。
(2)两分力方向确定了,分解是唯一的。
(3)G1=Fsinθ, G2=Gcosθ
2、巩固性训练
(1)如果图甲,小球挂在墙上,绳与墙的夹角
为θ,绳对球的拉力F产生什么样的效果,可以分解
为哪两个方向的里来代替F?
(2)如图乙,如果这个小球处于静止状态,重
力G产生的效果是什么,如何分解重力G。
(1)a:球靠在墙上
处于静止状态,拉力
产生向上提拉小球的
效果,向左紧压墙面
的效果。
分力的方向
确定了,分解就是唯
一的。
b:F的分力,在
竖直方向的分力F1来
平衡重力,在水平方
向的分力F2来平衡墙
对球的支持力。
c:F1=Fcosθ,
F2=Fsinθ
(2):a:重力G
产生两个效果,一个
沿F1的直线上的分力
G1来平衡F1,一个沿F2
的直线方向上的分力
G2来平衡F2。
b:∴G1=
a
G
cos
,
G2=Ctana
课外
作业
P 66: 1. 2
教学
小结。
3.5力的分解一、教材分析高中物理必修1第五章第二节力的分解是在学生学习了前一章力的基础知识及力的合成之后而编排的。
由于分解法是高中物理解决复杂问题的一种重要的方法。
它为位移、速度、加速度等矢量的分解奠定了基础。
并且它对矢量运算普遍遵守的规律“平行四边形定则”作了更加深入的了解。
所以说本节内容具有基础性和预备性。
因此,力的分解这节课在整个教材中的地位也是显而易见的二、教学目标1、知识与技能(1)理解分力的概念,清楚分解是合成的逆运算。
(2)会用平行四边形定则进行作图并计算。
(3)了解力的分解具有唯一性的条件。
(4)掌握根据力的效果进行分解的方法和正交分解法。
2、过程与方法(1)强化“等效替代”的思想。
(2)培养学生观察及设计实验的能力。
(3)培养运用数学工具解决物理问题的能力。
3、情感态度与价值观(1)培养学生参与课堂活动的热情。
(2)培养学生将所学知识应用与生产实践的意识和勇气。
三、教学重点(1)理解力的分解是力的合成的逆运算。
(2)掌握运用平行四边形定则进行力的分解。
四、教学难点(1)力的分解具有唯一性的条件。
(2)力分解时如何判断力的作用效果及确定两分力的方向。
五、教学过程[新课导入]【演示实验】用一根细线提起一个重物和用两根细线同时提起这个重物,在实验演示之前先展示问题.师:是一根细线容易断还是两根细线容易断?生:(非常肯定地回答)当然是一根细线容易断.实际演示,当两根细线之间的夹角较大时,两根细线中的一根先断通过实际实验,和学生的认识形成较大的反差,可以激发学生兴趣,引发学生进一步的思考.师:我们学习完这一节课“力的分解”之后就会明白这个问题.[新课教学]一、力的分解师:我们上一节课学习了力的合成,现在我们学习力的分解,大家根据力的合成的定义方法来定义一下什么是力的分解.生:求一个力分力的过程和方法叫做力的分解.师:求合力的方法是什么?生:(一起回答)平行四边形定则.师:那么求分力的方法是什么?大家大胆地猜想一下.学生探究讨论力的分解的方法生:(小声、不敢肯定,有些犹豫)可能也是平行四边形定则.师:你得出这个结论的依据是什么?生:从逻辑角度讲,这两个分力的合力就是原来被分解的那个力,所以力的分解是力的合成的逆运算.因为力的合成遵循平行四边形定则,那么力的分解也应该遵循平行四边形定则.师:(微笑鼓励)刚才这位同学分析得非常好,像这种方法,我们并没有通过实验来验证结论,而是通过逻辑推理进行分析探究,这种研究问题的方法叫做理论探究.根据这个结论,要分解一个力,我们应该把这个力当成什么?生:我们要把这个力当成平行四边形的对角线.师:当用平行四边形的对角线表示合力时,那么分力应该怎样表示?生:分力应该是平行四边形的两个邻边.师:如果对角线确定了以后,根据几何学的知识,它的两条邻边是不是就唯一确定了呢?生:不是,当对角线确定了以后,它相邻的边有很多组.师:同学们在练习本上作出一条对角线,然后作这条对角线相邻的两条边,看能够做多少条.学生练习,体验不加以限制的话,一个力的分力有无数组解生:有无数组解.师:这样研究一个力的分力显然是不可能的,也是不现实的,那么我们应该怎样研究一个力的分力呢?生:可以放在具体受力环境中进行解决.【演示实验】参考实验,可以进行实物投影(图3-5-1)图3-5-1师:一个水平放置的薄木片,在它的上面放置一个小物体,可以观察到什么现象?生:可以看到薄木片被压弯.师:这一个效果是由什么原因引起的?生:是由于物体本身的重力引起的,它产生了一个使物体向下压的效果.师:我们能不能把木片竖直放置而使物体静止呢?如果不能,应该怎样做才能使它静止?生:当然不能,应该用一个绳子拉住物体才能使它静止.师:为了使力的作用效果更容易被观察到,我们用一根橡皮筋代替绳子,当木片竖直放置时(图3-5-2),橡皮筋发生了形变,也就是受到了弹力;木片是不是发生了形变?图3-5-2继续演示实验师:仔细观察木片竖直放置时,木片的受力形变情况和橡皮筋的受力形变情况应该是怎样的呢?生:木片不发生弯曲,说明木片没有受到物体力的作用;橡皮筋被拉长了,说明橡皮筋对物体有力的作用.师:使橡皮筋发生形变的力是什么力?生:原因还是由于物体受到重力使橡皮筋发生了形变.师:如果既不竖直放置木片,也不水平放置木片,而是让木片与地面成一角度(图3-5-3),我们再来看一下橡皮筋和木片的形变情况.图3-5-3生:木片和橡皮筋同时发生了形变,说明两个物体都受到了力的作用.多媒体投影例题把一个物体放在倾角为θ的斜面上,物体受到竖直向下的重力,但它并不竖直下落.从力的作用效果来看,应该怎样将重力分解?两个分力的大小与斜面的倾角有什么关系?师:大家可以讨论探究应该怎样解决这个问题.学生讨论探究,自己独立完成解答过程生:根据刚才的分析,根据重力产生的效果,重力应该分解为这样两个力:平行于斜面使物体下滑的分力F1、垂直于斜面使物体压紧斜面的力F2.师:由几何关系可知,这两个力和重力之间的关系是怎样的?生:F1=G sinθ,F2=G cosθ.师:由刚才那位同学推导出的公式知,这两个分力的大小与物体本身的重力和斜面倾角θ有关,有什么关系?生:斜面倾角θ增大时,F1和F2都减小.师:下面我们再通过实验验证一下是不是这样.【实验验证】通过抬高木片的一端使木片与地面间的夹角逐渐增大,通过观察橡皮筋的形变量来看F1的变化,通过观察木片的形变程度的观察来看F2的变化.(注意:如果物体是一个木块的话应该让木块和木片之间的摩擦很小,也可以用小车代替木块来做实验,因为滚动摩擦比滑动摩擦要小)动画模拟刚才实验的过程,以便学生能够更为全面地了解两个分力的变化情况投影展示桥梁的引桥,引发问题师:我们知道,桥梁建设得越长,消耗的生产资料越多,为什么桥梁的引桥还要建设那么长呢?生:增大引桥的长度的目的是减小桥与地面之间的夹角,从而使汽车的重力沿桥面方向的分力减小,减少交通事故的发生.师:刚才这位同学分析得很好,为了加深对力的分解的认识,我们看以下的练习题.【课堂训练】1.如果斜拉桥塔柱两侧的钢索不能呈对称分布,如图3-5-4所示,那么怎样才能保持塔柱所受的合力竖直向下呢?图3-5-4解析:因为钢索的斜向拉力会对塔柱产生两个效果:一方面竖直向下压塔柱,另一方向沿水平方向拉塔柱,故可以把两个斜向的拉力各分解为一个竖直向下的分力和一个水平方向的分力.要使一对钢索对塔柱拉力的合力竖直向下,如图3-5-5所示,只要它们的水平分力大小相等就可以了,即F 1x =F 2x ,而F 1x =F 1sin α,F 2x =F 2sin β图3-5-5所以有F 1sin α=F 2sin β,即αβsin sin 21=F F . 结论:两侧拉力大小应跟它们与竖直方向夹角的正弦成反比.2.在倾角α=30°的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面之间放有一个重为G =20 N 的光滑圆球,如图3-5-6所示.试求这个球对斜面的压力和对挡板的压力.图3-5-6答案:3320 N 3340N 解析:球受到向下的重力作用,这个重力总欲使球向下运动,但是由于挡板和斜面的支持,球才保持静止状态,因此球的重力产生了两个作用效果,如图所示,根据作用效果分解为两个分力:(1)使球垂直压紧斜面的力F 2;(2)使球垂直压紧挡板的力F 1.由几何知识可得F 1与F 2的大小.如图3-5-7所示,三个力可构成一个直角三角形.图3-5-7由几何关系得,球对挡板的压力F 1=G tan α=3320 N ,其方向与挡板垂直.球对斜面的压力F 2=3340cos =αG N , 其方向与斜面垂直.(注意:以上两个例题可以根据学生的实际情况选用,其中第一个难度大些,可供学生整体水平较高的班级使用,第二个和我们的例题类似,可以在例题之后直接进行,如果再进一步地研究这个问题,可以使挡板缓慢地逆时针旋转,让学生求解在这种情况下重力的两个分力的变化情况,锻炼学生分析动态变化的问题的能力)二、矢量相加法则师:通过这两节课的学习,我们知道力是矢量,力的合成与分解不能简单地进行力的代数加减,而是根据平行四边形定则来确定合力或者分力的大小和方向.前面我们学过的矢量还有位移,位移的相加也遵循平行四边形定则吗?我们来看教材69页“矢量相加法则”这部分内容,然后回答有关问题. 学生阅读课本有关内容,初步认识平行四边形定则不仅仅适用于力的合成与分解,同样也适用于其他矢量的合成与分解,通过学生自己总结分析,可以提高学生物理知识的迁移能力、用一种方法解决不同问题的能力.师:位移的矢量合成是否遵守平行四边形定则?生:位移的合成也遵守平行四边形定则.师:什么叫三角形定则?生:把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法,叫做三角形定则.平行四边形定则和三角形定则实质上是一样的,只不过是一种规律的不同表现形式.师:什么叫做矢量,除了位移和力,我们所学的哪些物理量还是矢量?生:既有大小又有方向,并且在相加时遵从平行四边形定则(或三角形定则)的物理量叫做矢量.除了位移和力之外,我们所学过的速度、加速度等都是矢量.师:什么是标量,我们以前所学的哪些物理量是标量?生:只有大小,没有方向,求和时按照算术法则相加减的物理量叫做标量.我们以前所学过的质量、体积、距离、密度、时间等物理量都是标量.【课堂训练】举重运动中保持杠铃的平衡十分重要.如图3-5-8所示,若运动员举起1 800 N 的杠铃后双臂保持106°角,处于平衡状态,此时运动员两手受力各为多大?(sin53°=0.8,cos53°=0.6)图3-5-8答案:1 500 N解析:方法一:取杠铃为研究对象,受到重力和两手对它的作用力,如图3-5-9所示,为方便起见,把三个力画成共点力.将两个F N 分解为竖直方向和水平方向的分力x F N 和y F N ,如图3-5-10所示,则有G =2y F N =2F N cos53°,可解得F N =1 500 N.图3-5-9 图3-5-10方法二:将它们移到同一点,再把两个F N 合成,得图中所示的菱形,加一条辅助线后得到四个直角三角形,所以F N = 53cos 2G =6.0900 N=1 500 N.六、 课堂小结对于力的分解,学生比较容易理解,而对于力的分解要按照力的实际作用效果进行分解这一点,较难理解.这节课多处增加了学生参与,并通过亲身体会力的作用效果的这个小实验,激发学生的学习兴趣,培养学生动手操作和分析实际问题的能力、归纳问题的能力.把物理公式与生活实际联系起来,用物理语言解释生活现象.通过分析日常生活中应用力的分解的现象,让学生知道物理与生活是息息相关的,培养学生观察生活现象、发现问题、建立物理模型、用物理模型解决问题、用物理语言解释现象的能力. 对于正交分解的掌握,老师们可以根据各自的情况进行补充,因为正交分解的方法在今后的学习中经常用到,是最常见的一种处理力的方法,可以根据实际情况安排一节习题课,增加学生对力的分解知识的理解.。
§3.5 力的分解教学设计概念的混淆,又促进了知识的迁移。
师:如要我们只知道力的大小与方向,不知两分力的方向,那么力下的分解还是唯一的吗?可分解为几对分力?学生:不唯一,可分解为无数对分力师:对,就好比10等于哪两个数相加,有无数个答案,那么已知一个合力分解成两个分力,也是可以分解成无数对的分力,如图示:通过该问题培养学生的发散思维。
过渡:一个已知力究竟分解到哪两个方向上去,这要根据力的实际效果来确定。
实例分析(一)实例分析:学会按实际作用效果分解力探究一、坐在斜坡上的人受到的重力,会产生怎样的效果?师:我们可以把它抽象为一个在斜面上的物体,如图倾角为θ的斜面上放有一个物体,如图所示。
该物体受到的重力G能产生哪些作用效果?应当怎样分解重力?分力的大小各是多大?(学生思考讨论得出猜想或假设)学生:向下滑,压斜面的两个作用效果。
(学生活动)利用桌面的材料设计实验验证(利用直尺和钩码进行实验。
)(学生上台汇报实验,用薄木板与重物演示,并得出结论。
)(1)G方向竖直向下,又不能下落;所以在垂直于斜面方向产生紧压斜面的力的作用效果;在沿斜面方向上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。
(2)两分力方向确定了,分解是唯一的。
(3)θsin1GG=θcos2GG=总结:我们在实际的问题中,可以根据力的作用效果将这个理进行分解,它们产生的效果是相同的,所以可以用这两个力来等效代替这一个力。
[板书]三、分解依据:力的作用效果师:θ角的变化对两个分力有何影响?学生:θ增大G1增大,G2减小;θ角减小时,G1减小,G2增大。
(联系实际)出示图片:利用力的分解的知识解释,为什么高大的桥都要建很长的引桥?公园里的滑滑梯很陡?学生:因为长长的引桥可以减小上坡的倾角,即使G1减小,使上坡容易下坡安全。
滑滑梯越陡,倾角越大,重力沿斜面向下的分力越大,越容易滑下来。
采用提出问题——学生猜想——实践探究——得出结论的教学方法,从学生熟悉和形象直观的事例入手,通过一系列的迷你小实验,使学生亲身体验感受力的作用效果,从而理解如何根据力的实际效果来确实两个分力的方向,掌握按力的作用效果分解力这G2G1Gθθ探究二、观看图片(幻灯片显示塔吊)货物队钢丝绳的拉力产生了怎样的作用效果?我们把它抽象为如图所示的三角支架,作用在三角支架上的力F作用效果怎样,如何分解?分力的大小各为多少?(学生活动)用细杆、绳套、钩码组成一套演示力的分解的实验装置,绳套一端系在手指上,一端系在细杆末端,细杆的顶端顶在掌心上。
第三章第5节力的分解(一)【学习目标】1.知道什么是力的分解,了解力的分解的一般方法.2.知道平行四边形定则和三角形定则都是矢量运算法则.3.能用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算.4.通过自主学习,合作探究,激发学生学习物理学的兴趣。
5.全力投入,勤于思考,培养科学的态度和正确的价值观。
【学习重点】1.平行四边形定则和三角形定则在力的分解中的应用.2.根据力的作用效果对力进行分解.【学习难点】应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算【预习自测】1.以下关于分力和合力的关系的叙述中,正确的是( ) A.合力和它的两个分力同时作用于物体上B.合力的大小等于两个分力大小的代数和C.合力可能小于它的任一个分力D.合力的大小可能等于某一个分力的大小2.已知合力的大小和方向求两个分力时,下列说法中错误的是( ) A.若已知两个分力的方向,分解是唯一的B.若已知一个分力的大小和方向,分解是唯一的C.若已知一个分力的大小及另一个分力的方向,分解是唯一的D.此合力可以分解成两个与合力等大的分力3.把一个力分解为两个力的时候( )A.一个分力变大时,另一个分力一定要变小B.两个分力不能同时变大C.无论如何分解,两个分力不能同时小于这个力的一半D.无论如何分解,两个分力不能同时大于这个力的2倍【探究案】题型一:力的分解例1.(阅读教材p64页完成下列问题)1.拖拉机对耙的拉力产生哪两个作用效果?2.这两个效果相当于两个力分别分别产生的,也就是说,拖拉机实际拉耙的力F可以用两个力F和2F来1替代。
那么,力F和2F就叫做力F的力。
那么,求一个实际的力的分力就叫做力的。
13.为什么说力的分解是力的合成的逆运算?(同样遵循平行四边形定则)4.如图一个已知的力可以分解成多少对不同的共点力?那么我们应该怎样分解一个力的分力呢? (小组讨论)针对训练1.将一个8N的力分解成两个分力,下列各组值不可能的有A. 1N和10NB. 10N和10NC. 10N和5ND. 20N和20N针对训练2.下列说法正确的是( )A.一个力可以分解成两个比它大的分力B.一个力可分解成两个大小跟它相等的力C.如果一个力和它的一个分力的大小方向确定,那么另一个分力就是唯一的D.如果一个力以及它的一个分力的大小和另一个分力的方向确定,这两个分力就完全确定了题型二:力的分解的实例(力的分解原则:按力的作用效果来分解)1.对放在水平面上物体所受斜向上拉力F的分解(1)拉力F产生哪两个作用效果?(2)两分力大小分别是多少?(运用三角形知识求解)2.对放在斜面上物体的重力G分解(1)重力G产生哪两个作用效果?(2)两分力大小分别是多少?(运用三角形知识求解)3.三角支架悬物拉力的分解(亲自做实验体会)让学生用铅笔支起图中的绳子,可以使学生直观地感受到手指受到的是拉力,手掌受到的是压力,由此体会拉力的实际作用效果,从而正确画出分力的方向。
第三章互相作用5 力的分解学习目的1.知道力的分解的概念,知道力的分解是力的合成的逆运算.2.通过实验理解、体验什么是力的作用效果.3.掌握根据实际需要来确定分力的方向,强化“等效替代〞的物理思想.4.会用作图法和直角三角形的知识求分力.5.会用力的分解解决一些日常生活中的有关物理问题,有将物理知识应用于生活和消费理论的意识.自主探究1.叫做力的分解.2.力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守.3.在没有限制的情况下,同一个力可以分解为的分力.4.把两个共点力中的一个平移,使它们首尾相接,再用一个有向线段与两个力连接成一个三角形,第三边就是,这种把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法,叫做.5.既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定那么(或三角形定那么)的物理量叫做.只有大小,没有方向,求和时按照算术法那么相加的物理量叫做.合作探究一、力的分解活动探究:根据实际作用效果来确定分力方向.用斜向上的力F拉物块,观察电子秤的示数变化.说明:(1)观察现象,可以看到测力计示数变小,并且物体要向右运动.(2)电子秤的读数减小,表示力F的一个分力竖直向上;物块程度滑动,表示力F的一个分力程度向右.(3)根据作用效果画平行四边形分解力F.考虑讨论以下几种情况物体重力的作用效果,并根据效果分解斜面上物体的重力G.(1)放在程度支持面上的物体,重力的作用效果是;(2)靠在竖直墙上的物体,重力的作用效果是;(3)猜想放在斜面上的物体,重力的作用效果是.拓展延伸:高大的桥为什么需要很长的引桥?1.在对力进展分解时,可以根据来确定分力的方向.2.分解力的一般步骤:(1);(2);(3);(4).二、矢量相加的法那么1.位移的运算:如下图,一个人从A走到B,发生的位移是xAB,又从B走到C,发生的位移是xBC.画出人在整个过程中的位移xAC.2.速度的运算:一发炮弹以速度v沿与程度方向成θ角发射,该速度的程度分速度vx=;竖直分速度vy=.3.三角形定那么的推演过程:根据平行四边形对边的性质,力的平行四边形定那么可用更简单的力的三角形定那么来代替.4.矢量与标量的根本区别在于它们遵从的运算法那么不同,矢量相加遵从;标量求和按照.课堂检测1.关于合力与其两个分力的关系,以下说法中错误的选项是()2.如下图,重为G的物体静止在倾角为α的斜面上,将重力G分解为垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2,那么()B.物体对斜面的压力方向与F1方向一样,大小为GcosαD.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用3.竖直平面内有一个大小为10N的力作用于O点,该力与x轴正方向之间的夹角为30°,与y 轴正方向之间的夹角为60°,现将它分解到x轴和y轴方向上,那么()A.Fx=5N,Fy=5NB.Fx=5N,Fy=5NC.Fx=5N,Fy=5ND.Fx=10N,Fy=10N4.如下图,两个体重一样的小孩甲、乙静止坐在秋千上,那么下面的表达正确的选项是()C.甲、乙绳子的拉力一样大5.将一个大小为7N的力分解为两个力,其中一个分力的大小为4N,那么另一个分力的大小不可能是()6.如下图,细绳OM与ON所能承受的最大拉力一样,长度lOM>lON,那么在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)()D.因无详细数据,故无法判断哪条绳先被拉断7.如下图,将一个力F分解为F1和F2,F=10N,F1与F的夹角为37°,那么F2的最小值是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)()A.4NB.6NC.8N8.用两辆拖拉机拉一辆陷入泥坑的卡车,如下图,其中一辆拖拉机沿与卡车前进方向成45°角、大小为1000N的力F1拉卡车,另一辆拖拉机沿与卡车前进方向成30°角、大小为2×103N的力F2拉卡车,卡车开动后自身向前提供的动力为4×103N,三车同时作用,刚好使卡车脱离泥坑,那么卡车受到的阻力约为()×103N B.6.0×103NC.5.6×103ND.6.7×103N9.一个力分解为两个分力时,下面哪种情况只能得到一组唯一的解()A.两个分力的方向,并且不在同一直线上10.如图,一个大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起同一桶水,那么以下说法正确的选项是()θ越大,那么小孩拉力越小θ越大,那么小孩拉力越大11.如下图,用12N的力拉一物体,拉力与程度面间的夹角是30°,那么拉力的程度分力是多大?竖直分力是多大?12.城市中的路灯、无轨电车的供电线路等经常用三角形的构造悬挂,如图是这类构造的一种简化模型.图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动,钢索和杆的重力都可忽略.假如悬挂钢索AO能承受的最大拉力为2×104N,θ=30°,那么当杆BO处于程度位置,即垂直于竖直墙面时,悬挂的物重不能超过多少牛?参考答案自主探究3.无数对大小、方向不同4.合力三角形定那么5.矢量标量合作探究一、力的分解2.确定所要研究的合力分析合力的实际作用效果确定两分力的方向按平行四边形定那么进展分解二、矢量相加的法那么1.θvsinθ4.平行四边形定那么算术法那么课堂检测1.B解析:合力与分力在作用效果上是一样的,它们可以互相交换,选项A正确;合力的大小范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,选项C、D正确,选项B错误.2.B解析:合力与分力是一种等效替代关系,假如用了两分力F1和F2,就不能再用真实力G,否那么力就多了.在对物体进展受力分析时,只分析物体实际受到的力,应选项D错误;某几个真实力的合力或某一真实力的分力,是为了研究问题方便而假想的力,实际上是不存在的,此题中真实力G的两分力F1和F2是实际上并不存在的力,应与其他实际力区别开来,选项A、C 将两个并不存在的力“F1和F2”与真实力“物体对斜面的压力和物体受到的静摩擦力〞混为一谈,显然是错误的,只有选项B正确.3.B解析:画出坐标系及受力情况,如下图,两分力方向,作出平行四边形,由三角形关系得Fx=Fcos30°=5N,Fy=Fsin30°=5N.4.B解析:甲图中绳子的拉力F1=;乙图中将重力分解,如下图,F2=>F1.5.D解析:合力与两分力构成闭合矢量三角形,因此第三个力F3应满足:3N≤F3≤11N.6.A解析:由于lOM>lON,所以α>β,那么作出力分解的平行四边形如下图,由四边形的两个邻边的长短可以知道FON>FOM,所以在G增大的过程中,绳ON先断.7.B解析:F、F1和F2三个力构成一个三角形,如下图,由图可知,当F2⊥F1时,F2最小,此时F2=Fsin37°=10×0.6N=6N.8.D解析:卡车受到的阻力等于自身提供的动力与F1、F2的合力之和.F1、F2的合力为F=F1cos45°+F2cos30°=1000N+2×103×N=2.7×103N,所以卡车受的阻力F阻=F动+F=4×103N+2.7×103N=6.7×103N.9.AD解析:能以两分力为邻边组成唯一的平行四边形的情况下都有唯一的解.10.AD解析:合力与分力是等效的,所以大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力,选项A正确;但大人的拉力大小并不一定等于两个小孩的拉力大小之和,选项B错误;如下图,将重力分解,那么F=,可见,两个小孩两手臂夹角θ越大,那么小孩的拉力越大,选项C错误,选项D正确.11.解析:斜向上的拉力产生程度方向和竖直方向的两个效果,把拉力向两个方向分解,那么可以求出程度方向的分力F1=Fcos30°=6N竖直方向的分力F2=Fsin30°=6N.答案:6N6N12.解析:竖直绳上拉力等于物体的重力G,将该力分解为拉钢索AO的力FOA和压硬杆OB的力FOB.由几何关系得G=FOAsinθ=2×104N×sin30°=1×104N所以悬挂的物重不能超过1×104N.答案:1×104N。
高中物理《3.5力的分解》教学案新人教版必修1新人民教育版高中物理“3.5力分解”教学计划要求1,学习目标:分力的理解和概念的分解知道力的分解是力的合成的逆过程,也遵循力的平行四边形法则。
将从力的作用的实际效果出发来分解力,掌握分解力的明确解的条件。
将使用力的平行四边形法则作为图解法来计算分力,并将使用直角三角形的知识来计算分力。
理解的正交分解法使用直角三角形知识来计算分力。
学习焦点:理解的分解是力量合成的逆过程。
平行四边形用于分解力。
学习难点:力分解的确定解条件主要内容如下:1 .分力被称为该力的分力(该力被称为这些力的合力),如果它们的组合效果与作用在物体上的力相同。
注:分力和合力是等价的替代关系,它们的相似性是相同的效果。
不同之处在于,它们不能同时发生,并且不能在力分析或相关力的计算中重复考虑。
第二,力的分解找到一个已知的力的分量叫做力的分解1。
力的分解是力的合成的逆过程。
类似地,观察平行四边形的力的规则:如果已知的力f作为平行四边形的对角线,那么平行四边形的两个相邻边与力f共享相同的点代表力f的两个分力F1和F22.力的分解的特征在于,如果没有其他限制,相同的力可以分解成具有不同大小和方向的多对力(因为对于相同的对角线,可以形成多个不同的平行四边形)通常,只有根据力的作用,力的分解才有实际意义。
3.根据力效应分解力F的一般方法步骤:(1)根据物体(或节点)所处的状态分析力效应;(2)根据力效应确定两个实际力分量的方向;(3)根据两个分力的方向画平行四边形;(4)根据平行四边形法则,利用所学的几何知识找出两个分力的大小根据数学知识也可以使用计算方法。
,例如,当一个物体重量为g并放置在倾斜角度为θ的斜面上时,重力通常被分解为向下分力F1=Gsinθ(表显示重力对沿斜面向下滑动的物体的影响)和向下分力F2=Gcosθ(指示重力对压在斜面上的物体的影响)[例1]在斜面上有一个垂直放置的挡板,其倾斜角θ= 30°,在挡板和斜面之间放置一个重量为G=20N的光滑球。
高中物理3.5力的分解导学案新人教版必修1力的分解【学习目标】1、知道力分解是力的合成的逆运算;2、通过实验探究,理解从力的实际作用效果分解力,并能用力的分解分析日常生活中的问题;3、会用图解法求分力,用直角三角形知识计算分力。
【重点、难点】1、理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四过形进行力的分解;2、如何判断力的作用效果及分力之间的确定。
预习案【自主学习】1、力的分解是力的合成的______________,同样遵守____________定则。
2、同一个力,如果没有其它限制,可以分解为_______________对大小、方向不同的分力。
对一个实际问题,要根据力的________来分解。
3、一个力分解为互成角度的两个力时,要有确定的解必须已知两个分力的_______或一个分力的_______。
【学始于疑】探究案【合作探究一】在练习本上做出一条对角线,然后作这条对角线相邻的两条边,看能作出多少个平行四过形?由此能得出什么结论?结论:。
θFG2G1【合作探究二】把一个物体放在倾角为θ的斜面上,物体受到竖直向下的重力,但它并不能竖直下落,从力的作用效果看,应该怎样将重力分解?两个分力的大小与斜面的倾角有什么关系?1、物体所受的重力此时产生的两个效果分别是:效果一:。
效果二:。
2、应该将重力沿方向和方向进行分解。
3、两个分力的大小与斜面倾角有什么关系?结论:。
α【合作探究三】如图,某同学设计的一个小实验,他将细绳的一端系在中指上,绳子的另一端系在直杆的A端,杆的另一端顶在掌心上,组成一个“三角支架”,在直杆的A端悬挂一重物,并保持静止,则从力的作用效果看,应该怎样向A端竖直向下的拉力F分解?两个分力的大小与细绳和直杆夹角α有什么关系?合作讨论:1、A端竖直向下的拉力F此时产生的两个作用效果分别是:效果一:。
效果二:。
2、应该将竖直向下的拉力F沿和方向进行分解?3、两个分力的大小与细绳和直杆夹角α有什么关系?合作探究结论:上面这个实例说明通常在实际情况中,我们是根据力的来分解一个力,这就要求在力的分解之前必须搞清楚力的,这样就确定了分力的方向,此时力的分解将是唯一的。
3.5 力的分解学案(人教版必修1)1.力的分解:如果一个力的作用效果可以用几个力来________,这几个力称为这一个力的________.求一个力的分力叫做力的分解.力的分解是力的合成的____________.同样遵守________________________,即以已知力作为____________画平行四边形,与已知力共点的平行四边形的________________表示两个分力的大小和方向.2.矢量和标量:既有大小又有方向,相加时遵从________________________(或__________)的物理量叫做矢量.只有大小,没有方向,求和时按照________________相加的物理量叫做标量.3.三角形法则:把两个矢量________________从而求合矢量,这个方法叫做三角形法则.思考早期的石匠用钢钎劈石头,他们选用较细的钢钎在被劈的大石块上凿一个深孔,然后把一根较粗的钢钎安放于孔内,如图所示用铁锤沿钢钎的方向用力一砸,石块就会被劈开.钢钎对石块产生什么作用效果?坚硬的石块为何能被小小的钢钎劈开?一、力的分解[问题情境]1.用两细线悬挂一铁球,在细线的夹角逐渐增大的过程中细线断掉了,这是怎么回事呢?2.找两名力气比较大的同学上台进行拔河比赛,再鲜明对比地请一位个子小的女同学上台,交给她一个艰巨的任务,即要求她一个人拉动两个人.教师指导让小个子女同学在绳子中间用力一拉,两位大力士都被拉动了.一名弱小女子能拉动两名大力士,这又是怎么回事呢?[要点提炼]1.定义:一个作用力F产生了两个效果力F1、F2,即F和两个分力F1、F2产生的________是相同的,我们把将F分解为分力F1、F2的过程称为力的分解.2.求一个力的分力叫做力的分解,力的分解是力的合成的____________.3.力的分解的运算法则是____________________定则.[问题延伸]两个分力是否是物体受力又多出的两个力呢?[问题情境]如图所示,把一个物体放在倾角为α的斜面上,物体并没有在重力作用下下滑.从力的作用效果看,应将重力怎样分解?两个力的大小与斜面倾角有何关系?[要点提炼]1.力的分解的几种常见情况:(1)已知两个分力的方向,求两个分力的大小.如图所示,已知F和α、β,显然该力的平行四边形是唯一的,即F1、F2的大小也唯一确定.(2)已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向.如图所示,已知F、F1及α,显然此平行四边形也是唯一确定的,即另一个分力F2的大小和方向只有唯一答案.(3)已知一个分力的大小和另一个分力的方向,即F、α及F2的大小已知.这时又可能有下列情形:①F≥F,则只有一个解,如图乙所示.②F2=F sin α,有一个平行四边形,即唯一解,如图丙所示.③F2<F sin α,此时构不成平行四边形,即无解,如图丁所示.(4)已知两个分力的大小,求两个分力的方向.如图所示,当绕着力F的方向将图在空间中转过一定角度时,仍保持F、F2大小不变,但方向变了,此时有无穷组解.2.力的分解的原则:按力的作用效果分解.[问题延伸]1.公园的滑梯倾角为什么比较大呢?2.为什么高大的立交桥要建有很长的引桥?二、矢量运算法则[问题情境]1.矢量与标量像位移、速度、力等这种既有大小,又有方向的物理量叫______量;像时间、质量、温度等只有大小,没有方向的物理量叫____量,矢量与标量的根本区别在于它们的运算法则不同:标量的运算法则为________法(或________法),矢量的运算法则为________________定则或____________定则.2.矢量运算法则(1)平行四边形定则:如图甲所示,平行四边形的两邻边表示两个分矢量F1和F2,它们所夹的对角线表示合矢量F.线段的长度表示矢量的________,方向由________________表示.(2)三角形定则:如图乙所示,三个矢量F1、F2和F构成一个三角形,其中首尾连接的矢量F1、F2为两个分矢量,从一个矢量的箭尾指向另一个矢量的箭头的矢量F为____________,矢量三角形三条边的长度和方向分别表示三个矢量的大小和方向.例1关于力的分解,下列说法正确的是()A.力的分解的本质就是用同时作用于物体的几个力产生的效果代替一个力的作用效果B.分力的大小可能大于合力的大小C.力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则D.分解一个力往往根据它产生的效果来分解变式训练1 将图甲、乙两种情况中各力按作用效果分解.(1)地面上的物体受斜向上的拉力F . (2)电线OC 对O 点的拉力F .例2 已知力F ,其一个分力F 1与F 成30°角,另一个分力F 2的大小为33F ,方向未知,则F 1的大小为( ) A.33F B.32F C.233F D.3F变式训练2 将一个60 N 的力进行分解,其中一分力的方向与这个力成30°角,求另一分力的大小不会小于多少?【效果评估】1.若将一个力F 分解为两个力F 1、F 2,则下列说法正确的是( ) A .F 是物体实际受到的力B .F 1、F 2不是物体实际受到的力C .物体同时受到F 、F 1、F 2三个力的作用D .F 1、F 2共同作用的效果与F 相同2.将某个力F 分解为两个不为零的力,下列情况具有唯一解的是( ) A .已知两个分力的方向,并且不在同一直线上 B .已知一个分力大小和方向C .已知一个分力的大小和另一个分力的方向D .已知两个分力的大小3.如图所示,一个物体放在水平面上,对物体施加一个倾角为30°斜向上的力,当这个力从零开始增加时,物体所受的摩擦力将( )A .逐渐增大B .逐渐减小C .先逐渐增大,后又减小D .先逐渐减小,后又增大4.如图所示,重物A 静止,试根据力的作用效果把重物A 的重力分解,并把分解示意图画在对应的图上.参考答案课前自主学习1.替代分力逆运算平行四边形定则对角线两条边2.平行四边形定则三角形定则算术法则3.首尾相接思考如图所示,钢钎对石块产生向两边撑的作用效果,由于钢钎的顶角很小,力F的两个分力F1、F2的夹角很大,根据平行四边形定则可知两个分力F1、F2远大于F,故沿钢钎方向不太大的力F可以把石块劈开.核心知识探究一、[问题情境]1.两根细线的合力与重力等大反向,在夹角逐渐增大时,合力不变,两根细线的拉力增大,超过细线的最大承受力时,细线就断掉了.2.两名力气比较大的同学拉绳子时的夹角很大,合力很小,合力与女同学的拉力等大反向.[要点提炼]1.效果 2.逆运算 3.平行四边形[问题延伸]合力与分力仅是效果上有等效代替关系,并不是又多出了两个力.[问题情境]斜面上物体的重力G有两个效果,一是使物体沿斜面下滑(有时也称下滑力)的力F1,二是使物体压紧斜面的力F2,如右图所示.由几何关系,得F1=G sinα,F2=G cos α.[问题延伸]1.θ越大重力沿斜面的分力就越大,滑梯上的人就较容易下滑.2.长长的引桥可以减小上坡的倾角,因为θ越大重力沿斜面的分力就越大,车辆上坡艰难而下坡又不安全.二、[问题情境]1.矢标代数数学平行四边形三角形2.(1)大小箭头指向(2)合矢量解题方法探究例1ABCD[力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则;力的分解的原则是根据力的实际作用效果来分解力;合力和分力的作用效果是相同的;合力与分力的关系只有等效代替关系,没有固定的大小关系,故A、B、C、D都正确.]变式训练1(1)地面上物体受斜向上的拉力F,拉力F一方面使物体沿水平地面前进,另一方面向上提物体,因此拉力F可分解为水平向前的力F1和竖直向上的力F2,如右图所示.(2)如下图所示,电线OC对O点的拉力等于灯的重力,电线AO、BO都被拉紧,可见,OC上向下的拉力可分解为斜向下拉紧AO的力F1和水平向左拉紧BO的力F2.例2AC[如右图所示,先画一条有向的线段AB 表示力F .过F 的始端A 画一与AB 成30°角的射线(即F 1的作用线),过F 的末端B 作F 1所在射线的垂线交于C .则由直角△ABC 可知,CB 的大小为F2.在CB 两边对称地作两条线DB 和EB ,使其大小均为3F 3(因为3F 3>F 2,所以这两条线可以画出来).在直角△EBC 中,因CB =F2,EB =3F 3,故∠EBC =30°.∠DBC =∠ABE =30°,△ABD 为直角三角形(∠ABD =90°).利用直角三角形知识可知E 为直角△ADB 的斜边AD 的中点且AE =3F 3,AD =23F 3,即F 1的大小可能是3F 3,也可能是23F3,本题选项A 、C 正确.]变式训练2 30 N解析 合力和分力构成三角形,如右图所示.从F 的末端作OA 的垂线,垂线段的长度最小,即另一个分力F 2的最小值,由几何关系知F 2=F sin 30°=60×12N =30 N.效果评估1.ABD 2.AB 3.C 4.。