[初二物理]§3.5　力的分解(1)

§3.5　力的分解(1)
1、知识与技能：知道什么是分力及力的分解的含义。理解力的分解的方法，会用三角形知识求分力。会用力的分解的方法分析日常生活中的问题。能够区分矢量与标量。
2、过程与方法： 强化“等效替代”的思想。培养观察、实验能力。
3、情感态度与价值观：通过分析日常现象，培养学生探究周围事物的习惯。培育学生发表见解的意识和与他人交流的愿望。
重点：会用平行四边形定则求分力，会用直角三角形知识计算分力。
难点：分力与合力的等效替代关系。根据力的实际作用效果进行力的分解。
教学操作过程设计（重点写怎么教及学法指导，含课练、作业安排）
一、引入新课
复习提问什么是合力、分力、力的合成；力的合成所遵守的法则是什么？合力与分力的关系怎样？
二、新课教学
1、力的分解
学生阅读课文并讨论：
1、斜向上对杆的拉力F产生了什么效果？
2、这样的效果能不能用两个力F1和F2来实现？方向怎样？
3、F1和F2与 F产生的效果是相同的，那么能个能用F1和F2来代替F呢？
观察示意图，讨论：
1、一个效果是使耙克服泥土的阻力前进，另一个效果是把耙向上提。
2、一个水平的力F1使耙前进，一个竖直向上的力F2把耙向上提。
总结：
1、F可以用 F1和 F2来代替，F1和 F2就是力F的分力。求一个力的分力叫做力的分解。
2、而F1和F2的合力就应该是F。这说明力的分解和力的合成是怎样的关系？
既然力的分解是力的合成的逆运算，那么力的分解也必然遵循平行四边形定则，即把一个已知力F作为平行四边形的对角线，那么，与力F共点的平行四边形的两个邻边，就表示力F的两个分力。而我们知道一条对角线可以做出无数个平行四边形，那么在进行力的分解的时候，可以有无数组解。
 
（可以在图中比较一下合力与分力的大小关系）
但在解决实际问题过程中能不能随意分解呢？

 
（或下图所示装置来演示：让学生体会悬挂钩码后，两条橡皮筋发生的形变怎样，说明悬挂钩码后产生的拉力产生了怎样的作用效果）
 
学生活动：学生积极配合，认真完成实验。
点评：培养学生的动手操作能力
教师活动：同学们经过亲身体会，讨论以下问题：
1、食指和掌心有什么感觉？
2、这种感觉说明铅笔末端悬挂钩码后产生的拉力产生了怎样的效果？
3、若用两个力来代替悬挂钩码后产生的拉力，这两个力的方向怎样？
4、这两个力与悬挂钩码后产生的拉力的效果是相同的，那么能不能用这两个力来代替那一个力呢？
5、这两个力与悬挂钩码后产生的拉力是什么关系？
学生活动：学生通过亲自动手，亲身体会，讨论问题结论：
l、食指有被拉伸的感觉．掌心有被刺痛的感觉。
2、一个是拉伸细线，一个是压紧铅笔。
3、一个沿细线方向向外，一个沿铅笔向里。
4、可以。
5、这两个力是悬挂钩码后产生的拉力的分力。
点评：通过实际操作和亲身体会，培养学生用物理语言分析问题，解决问题的能力。
教师活动：教师引导学生思考；
l、悬挂钩码后产生的拉力可以怎样分解呢？
2、为什么这么分解呢？
学生活动：学生讨论后进行作答：
1、悬挂钩码后产生的拉力可以分解成一个沿细线方向向外的拉力，一个沿铅笔向里的压力。
2、因为悬挂钩码后产生的拉力在这两个方向上产生了两个效果。
点评：进一步探索，逐步推导。
教师活动：教师引导学生总结：
那么在实际问题中进行力的分解时应遵循什么原则？
学生活动：学生讨论后进行作答：
按照力的实际作用效果进行分解。
点评：培养学生的概括能力
综合点评：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。这里加了一个学生参与，并可以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。
教师活动：现在我们知道，在实际问题中进行力的分解时，要按照力的实际作用效果进行分解。下面我们来研究一个实际问题。
在日常生活中，我们常常会遇到各式各样的桥，而一些高大的桥要造很长的引桥，这是为什么呢？（关于什么是引桥教师要给予简单的解释。）
学生活动：学生积极思考，认真讨论，得到不同结论。
点评：加强物理与生活实践的联系，培养学生在实际问题中发现问题的能力。
教师活动：对于学生讨论的结论，教师先不进行评价，而是引导学生建立物理模型：车辆经过高大的桥时，要先上坡，再下坡，我们能不能把车辆的运动看作一个物体在斜面上的运动呢？
学生活动：在教师引导下，积极思考，抽象出物理模型培养学生建立物理模型。
点评：培养学生建立物理模型，在模型中分析实际问题的能力。
教师活动：演示：用薄塑料板做斜面，将小车放在斜面上，让学生观察现象。教师引导：在斜面上运动的物体受到重力的作用，但它并没有竖直下落，而是要沿斜面下滑，那么在物体运动过程中重力产生了怎样的效果呢？
 
教师重点引导，必须让学生明确一定是力在受力物体上产生的效果。
学生活动：学生经过观察、思考、讨论，看到的现象：斜面被压弯，同时小车沿斜面下滑。在教师引导下得到：
一是使物体沿斜面下滑，二是使物体压紧斜面。
点评：培养学生分析物理问题，用物理语言解决物理问题的能力。
教师活动：既然重力产生了这两个效果，那么重力应怎样分解呢？
学生活动：可以分解为：一个沿斜面向下的力F1，一个垂直斜面向下的力F2。
点评：运用所学方法，解决实际问题
教师活动：假设这个斜面的倾角为θ，那么重力的分力与倾角有什么关系？试写出表达式。
学生活动：学生独立推导，交流总结：
 
点评：培养学生运算能力
教师活动：通过这个表达式分析：
1、当θ变化时，F1和 F2的大小如何变化？
2、在车辆上桥和下桥时，F1各起到什么作用？
3、通过这个结论，我们再来解释高大的桥为什么要造很长的引桥？
学生活动：在教师引导下，用物理语言描述分析过程
1、当θ增大时，F1增大，F2减小。
2、上桥时阻碍车辆前进，下桥时使车辆越来越快。
3、引桥越长，θ越小，F1越小：上桥时的阻碍作用减小，从而比较容易上桥，下桥时的加速作用会减小，从而保障行车时的安全。
点评：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。
2、对“矢量相加的法则”的学习
教师活动：通过前面的分析我们已经知道，力是矢量，力的合成和分解都要遵循平行四边形定则．求两个力的合力时，不能简单地把两个力的大小相加。我们还学习过另外一个矢量――位移，两个位移的合位移应如何求解呢？
 
引导学生阅读课文，逐个解决问题。
学生活动：学生反思，阅读课文，讨论后回答：
位移相加时仍遵循平行四边形定则。
教师活动：从另一个角度来看，两个位移与它们的合位移又组成一个三角形，阅读课文，思考讨论下面的问题：
l、什么是平行四边形定则？
2、三角形定则与平行四边形定则一样吗？
3、什么是矢量？
4、什么是标量？
教师归纳、总结
学生活动：学生看书讨论相关问题，记忆相关知识。
点评：前后联系，深入探究，记忆分析
教师活动：提出问题：
一个物体的速度v1在一小段时间内发生了变化，变成了v2 ，你能根据v1、v2，按照三角形定则找出变化量Δ v吗？
 
教师归纳总结，进一步理解三角形定则，让学生体会：末矢量总是平行四边形的对角线，等于初矢量与变化量之和。
学生活动：学生回顾所学知识，独立完成后，讨论并回答。
点评：进一步加深对所学知识的理解
教师活动：根据学生答案，做出评价和讨论。
学生活动：仔细思考，认真体会。
点评：矢量相加的法则比较抽象，这里利用位移的概念引入，便于理解，这一部分内容课本讲解十分详细，而且便于学生自学，这里教师只做引导，培养学生自学能力，加深对概念的理解和记忆。
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，计学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
☆对力分解的平行四边形定则的理解
1、一个力，如果它的两个分力的作用线已经给定，分解结果可能有      种（注意：两分力作用线与该力作用线不重合）
解析：作出力分解时的平行四边形，可知分解结果只能有1种。
☆对三角形定则的理解
2、一个力，若它的一个分力作用线已经给定（与该力不共线），另外一个分力的大小任意给定，分解结果可能有       种
答案：3种
3、有一个力大小为100N，将它分解为两个力，已知它的一个分力方向与该力方向的夹角为30°。那么，它的另一个分力的最小值是       N，与该力的夹角为     
答案：50N，60°
4、分解一个力，若已知它的一个分力的大小和另一个分力的方向，以下正确的是
A．只有惟一一组解                 B．一定有两组解
C．可能有无数组解                 D．可能有两组解
解析：分解一个力，若已知其中一个分力的方向，可作出另一个分力的最小值，如图所示，F2=F sinθ．
（1）当F2＜F sinθ，无解
（2）当F2=F sinθ，有惟一解
（3）当F sinθ＜F2＜Ｆ时，有两组解
（4）当F2＞F时，有惟一解，所以正确答案是Ｄ．
点评：利用几何知识求最小值是解本题的关键．
☆综合应用
5、如图所示，重力G=100N的物体置于水平面上，给物体施加一个与水平面成θ=30°的拉力F，F=20N，受到力F作用后物体仍然处于静止状态.求：
①物体受到的支持力.
②物体受到的摩擦力.
 
答案：①90N，②17.3N
 ★课余作业
l、课后完成课本上第70页的练习。
2、课外研究：在日常生活中，我们经常会看到在不同的场合要用到不同的菜刀，那么刀刃的锐与钝、刀背的厚与薄与我们今天学习的知识有联系吗？课后讨论并说明你的看法。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

责编：胡悦