湖北省湖北大学附属中学2020届高中物理 3力的分解

湖北省湖北大学附属中学2020届高中物理 3力的分解

第五节力的分解 ‎ 三维目标 知识与技能 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。‎ 过程与方法 1. 通过设置问题，启发学生的思考，启迪学生的物理思维。‎ 2. 通过组织探究实验，训练学生明辨是非、格物致理的能力。‎ 情感态度与价值观 1. 通过组织探讨和探究实验，培养学生的合作精神，使学生体会到在交流中可以提高自己的能力。‎ 2. 让学生初步体会到物理学的和谐美和统一美。‎ 3. 通过分析实际问题，激发学生的学习兴趣。‎ 教学重点 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。‎ 3. 正交分解法。‎ 教学难点 应用平行四边形定则和三角形定则进行矢量运算。‎ 教具 课时安排 ‎ 1课时 教学过程 一、力的分解 ‎[引入]（1）同学们请看课本里的图3.5-1，拖拉机拉着耙，对耙的拉力是斜向上的，我们可以说，这个力产生了两个效果：使耙克服泥土的阻力前进，同时把耙向上提，使它不会插得太深。可见，拉力F可以用力竖直向上的力F1和水平的力F2来代替。通过上节课的学习我们知道了，力F1和F2是力F的分力。‎ ‎（2）右图中绳子对小球的拉力，实际上产生了两个效果：使小球靠在墙上，同时向上提小球。可见，拉力F可以用力竖直向上的力F1和水平的力F2来代替。‎ ‎[讲解]求一个力的分力叫做力的分解。‎ 板书：‎ 一、力的分解 ‎1、什么是力的分解 ‎2、分解的方法 ‎[提问]力的分解显然是力的合成的逆过程，大家想一想，力的分解应该用什么方法呢？‎ ‎[讲解]因为分力的合力就是原先被分解的那个力，所以力的分解同样遵循平行四边形定则，相当于把一个力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，就表示力的两个分力。‎ ‎[学生练习]将某个力分解。（让三个学生到黑板上作图）‎ ‎[讲解]从三个同学所做的结果我们知道，同一个力有不同的分解方法，如果没有什么条件的限制的话，一个力可以有无数种分解方法，都作研究显然不可能，那么我们究竟要研究哪一种呢？实际上一个力要如何分解，通常是根据实际情况来决定的。要注意，在力的分解中，合力是实际存在的，有对应的施力物体，而分力则是设想的几个力，没有与之对应的施力物体。这一点于力的合成相反。‎ ‎[例题]略 ‎[提问]通过例题的学习，大家得到什么启示呢？高大的桥，为什么要造很长的引桥呢？类似的应用生活中还有那些？‎ ‎[讲解]造长的引桥，目的是为了增大平行于桥面的分力，减小垂直于斜面的分力。这样能够使行车安全方便，也能减少车对桥面的损坏。‎ ‎[补充例题]右图小球力的分解。‎ ‎[学生练习]P70（1）（2）‎ ‎[讲解]可以看到，在以下两种情况下，求分力的解是唯一的：（1）已知两个分力的方向；（2）已知一个分力的大小和方向。而如果只知道一个力的大小，另一个力的方向则它的解是不确定的，有可能有一个解，两个解，或无解。‎ 二、矢量相加的法则 ‎[引入]力是矢量，求合成的时侯要用平行四边形定则，我们还学过其它矢量，比如位移，速度……那么他们的合成是不是也可以用平行四边形定则呢？‎ ‎[讲解]如图，我们来看看一个人从A走到B,发生的位移是AB，又从B走到C，发生的位移是BC。整个过程中，这个人的位移是AC，也就是说AC是合位移。大家看一看，位移的合成是不是遵从平行四边形定则呢？（是）‎ ‎[提问]大家观察上图，思考一下，矢量的合成还可以用什么方法呢？‎ 板书：‎ 二、矢量相加法则 ‎1、矢量合成（叠加、相加）：平行四边形定则和三角形定则 ‎2、标量合成（叠加、相加）：按照算术法则相加 ‎[讲解]所有矢量的合成，都遵从平行四边形定则。我们可以看到，两个位移与它们的合位移又组成一个三角形。像这样把两个矢量首尾相接从而求出合矢量，这个方法，叫做三角形定则。注意：平行四边形定则和三角形定则实质上都是一样的，只不过是一种规律的不同表现形式。‎ ‎[小结]既有大小又有方向的，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量叫矢量。只要大小没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量叫做标量。‎ 板书设计 一、力的分解 ‎1、什么是力的分解 ‎2、分解的方法 二、矢量相加法则 ‎1、矢量合成（叠加、相加）：平行四边形定则和三角形定则 ‎2、标量合成（叠加、相加）：按照算术法则相加 反思与改进 第三章 专题一 力的正交分解法 一、定义：把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分解法。‎ 说明：很多情况下，为了解题方便，常把一个力分解为两个相互垂直的分力。如右图所示，建立坐标系，将力F沿x,y方向进行分解 则两个分力分别为，Fx＝Fcosθ,Fy＝F sinθ且F＝ Fx2+Fy2 。‎ ‎ 怎样去选取坐标系呢？原则上是任意的，实际问题中，应该让尽可能多的力落在坐标轴上，这样做的好处在于尽可能少分解力。‎ ‎ 当物体受到多个力作用时，把物体受到的各个力都分解到互相垂直的两个力的方向上去，然后求两个方向上的力的合力，这样可把复杂的问题简化，尤其是在求多个力的合力时，用正交分解的方法，先将力分解再合成是非常简单的。‎ ‎ 力的正交分解法是处理力的最常用的方法，其优点有二：其一，借助数学中的直角坐标系（x,y）对力进行描述；其二，几何图形关系简单，是直角三角形，解直角三角形的方法多，容易求解。‎ 二、用正交分解法解题的步骤 （1） 以力的作用点为原点作直角坐标系，标出x轴和y轴，两轴方向可根据方便自己选择。‎ （2） 将与坐标轴不重合的力分解成x轴方向和y 轴方向的两个分力，并在图上标明，用符号Fx和Fy 表示。‎ （3） 在图上标出力与x轴或力与y轴的夹角，然后列出Fx,Fy的数学表达式，如F与x轴的夹角为θ，则Fx＝Fcosθ,Fy＝F sinθ。与两轴重合的力就不需要分解了。‎ （4） 列出x轴方向上各分力和y轴方向上各分力的合力的两个方程求解。‎ 三、例题 例题一：重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体，当绳与水平面成60o角时，物体静止，不计滑轮与绳的摩擦，求地面对人的支持力和摩擦力。‎ 例题二：如图所示，用一水平力推一静止在斜面上的木块，在F由零不断增大，而木块一直保持静止的情况下，则（ ）‎ A. 木块所受的静摩擦力逐渐减小到零就消失了 B. 木块受到的静摩擦力方向可能改变 C. 木块所受的合力增加 D. 斜面对木块的支持力增加 四、习题 ‎1.如图，悬挂在天花板下重60N的小球，在均匀的水平风力作用下偏离了竖直方向θ=30°角．求风对小球的作用力和绳子的拉力．（答案：34.6N，69.3N）‎ ‎2．如图4所示，物体受F1，F2和F3的作用，其中F3=10N，物体处于静止状态，则F1和F2的大小各为多少？（答案：‎ ‎ ‎ 三种力的比较及应用 ㈠力的分类：‎ ‎1、按力的性质分：重力、弹力、摩擦力、电磁力、分子力……‎ ‎2、按力的效果分：拉力、压力、支持力、阻力、动力、浮力、回复力、……‎ 注意：①不同效果的力可以是同一性质的力，如绳子的拉力、车轮的压力、路面的支持力，实际上都是弹力。②按效果命名的同一名称的力，可能是不同性质的力。‎ ㈡三种力的比较 力的名称 产生条件 大小 方向 作用点 重力 物体在地球上 G=mg ‎ 竖直向下 重心 弹力 ‎①接触②形变 形变越大，弹力越大（弹簧：F=kx）‎ 与施力物体的形变方向相反 在接触点（或面）上 摩擦力 静 ‎④有相对运动趋势 ‎①接触；②有弹力；③接触面粗糙；‎ 由物体的运动状态和受力情况决定（0m），用跨过定滑轮的轻绳相连,A静止于水平地面上,如图所示.不计摩擦，地面对A的作用力的大小为，A对绳的作用力的大小为。‎ ‎9.A、B、C三物块质量分别为M、m和m０，作如图所示的联结。绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。若B随A一起沿水平桌面做匀速运动，则物块A与桌面之间的摩擦力大小为，物块A与B之间的摩擦力大小为。‎ ‎10．如图所示，重物A质量为mA=‎5kg，重物B质量为mB=‎2kg，A与桌面间的最大静摩擦力的fm=10N，为使系统处于静止状态，试求拉力F的大小。‎ ‎  ‎ 作业：如图所示,轻质弹簧的劲度系数为k=20N/cm,用其拉着一个重为200N的物体在水平面上运动,当弹簧的伸长量为‎4cm时,物体恰在水平面上做匀速直线运动,求物体与水平面间的动摩擦因数？‎ 答案：1.D；2.B；3.A；4.A C；‎5.2.5‎；6.B D；7.A C；8.Mg-mg，mg；9.Mg-mg，mg；10.10~30N；作业：m=0.4‎