高一物理力的分解教案
作为一名默默奉献的教育工作者，总归要编写教案，编写教案有利于我们弄通教材内容，进而选择科学、恰当的教学方法。我们应该怎么写教案呢？下面是小编为大家整理的高一物理力的分解教案，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助。
一、应用解法分析动态问题
所谓解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况，作一些较为复杂的定性分析，从形上就可以看出结果，得出结论.
例1 用细绳AO、BO悬挂一重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上.悬点A固定不动，将悬点B从1所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况.
[方法归纳]
解决动态问题的一般步骤：
(1)进行受力分析
对物体进行受力分析，一般情况下物体只受三个力：一个是恒力，大小方向均不变;另外两个是变力，一个是方向不变的力，另一个是方向改变的力.在这一步骤中要明确这些力.
(2)画三力平衡
由三力平衡知识可知，其中两个变力的合力必与恒力等大反向，因此先画出与恒力等大反向的力，再以此力为对角线，以两变力为邻边作出平行四边形.若采用力的分解法，则是将恒力按其作用效果分解，作出平行四边形.
(3)分析变化情况
分析方向变化的力在哪个空间内变化，借助平行四边形定则，判断各力变化情况.
变式训练1 如2所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力的大小将( )
A.一直变大
B.一直变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
二、力的正交分解法
1.概念：将物体受到的所有力沿已选定的两个相互垂直的方向分解的方法，是处理相对复杂的多力的合成与分解的常用方法.
2.目的'：将力的合成化简为同向、反向或垂直方向的分力，便于运用普通代数运算公式解决矢量的运算，“分解”的目的是为了更好地“合成”.
3.适用情况：适用于计算三个或三个以上力的合成.
4.步骤
(1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上.
(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如3所示.
(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即：
Fx=F1x+F2x+…
Fy=F1y+F2y+…
(4)求共点力的合力：合力大小F=F2x+F2y，合力的方向与x轴的夹角为α，则tan α=FyFx，即α=arctan FyFx.
4
例2 如4所示，在同一平面内有三个共点力，它们之间的夹角都是120°，大小分别为F1=20 N，F2=30 N，F3=40 N，求这三个力的合力F.
5
变式训练2 如5所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，那么木块受到的滑动摩擦力为( )
A.μmg
B.μ(mg+Fsin θ)
C.μ(mg-Fsin θ)
D.Fcos θ
三、力的分解的实际应用
例3 压榨机结构如6所示，B为固定铰链，A为活动铰链，若在A处施另一水平力F，轻质活塞C就以比F大得多的力压D，若BC间距为2L，AC水平距离为h，C与左壁接触处光滑，则D所受的压力为多大?
例4 如7所示，是木工用凿子工作时的截面示意，三角形ABC为直角三角形，∠C=30°.用大小为F=100 N的力垂直作用于MN，MN与AB平行.忽略凿子的重力，求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大?
变式训练3 光滑小球放在两板间，如8所示，当OA板绕O点转动使 θ角变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为( )
A.FA变大，FB不变
B.FA和FB都变大
C.FA变大，FB变小
D.FA变小，FB变大
例5 如9所示，在C点系住一重物P，细绳两端A、B分别固定在墙上，使AC保持水平，BC与水平方向成30°角.已知细绳最大只能承受200 N的拉力，那么C点悬挂物体的重量最
多为多少，这时细绳的哪一段即将被拉断?
参考答案
解题方法探究
例1 见解析
解析 在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，从中可以直观地看出，FTA逐渐变小，且方向不变;而FTB先变小，后变大，且方向不断改变;当FTB与FTA垂直时，FTB最小.
变式训练1 D
例2 F=103 N，方向与x轴负向的夹角为30°
解析 以O点为坐标原点，建立直角坐标系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，则F2与y轴正向间夹角α=30°，F3与y轴负向夹角β=30°，如甲所示.
先把这三个力分解到x轴和y轴上，再求它们在x轴、y轴上的分力之和.
Fx=F1x+F2x+F3x
=F1-F2sin α-F3sin β
=20 N-30sin 30° N-40sin 30° N=-15 N
Fy=F1y+F2y+F3y
=0+F2cos α-F3cos β
=30cos 30° N-40cos 30° N=-53 N
这样，原来的三个力就变成互相垂直的两个力，如乙所示，最终的合力为：
F=F2x+F2y=-152+-532 N=103 N
设合力F与x轴负向的夹角为θ，则tan θ=FyFx=-53 N-15 N=33，所以θ=30°.
变式训练2 BD
例3 L2hF
解析 水平力F有沿AB和AC两个效果，作出力F的分解如甲所示，F′=h2+L22hF，由于夹角θ很大，力F产生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F′又产生两个作用效果，沿水平方向和竖直方向，如乙所示.
甲 乙
Fy=Lh2+L2F′=L2hF.
例4 1003 N 200 N
解析 弹力垂直于接触面，将力F按作用效果进行分解如所示，由几何关系易得，推开AC面的力为F1=F/tan 30°=1003 N.
推开BC面的力为F2=F/sin 30°=200 N.
变式训练3 B [利用三力平衡判断如下所示.
当θ角变小时，FA、FB分别变为FA′、FB′，都变大.]
例5 100 N BC段先断
解析 方法一 力的合成法
根据一个物体受三个力作用处于平衡状态，则三个力的任意两个力的合力大小等于第三个力大小，方向与第三个力方向相反，在甲中可得出F1和F2的合力F合竖直向上，大小等于F，由三角函数关系可得出F合=F1sin 30°，F2=F1cos 30°，且F合=F=G.
甲
设F1达到最大值200 N，可得G=100 N，F2=173 N.
由此可看出BC绳的张力达到最大时，AC绳的张力还没有达到最大值，在该条件下，BC段绳子即将断裂.
设F2达到最大值200 N，可得G=115.5 N，F1=231 N>200 N.
由此可看出AC绳的张力达到最大时，BC绳的张力已经超过其最大能承受的力.在该条件下，BC段绳子早已断裂.
从以上分析可知，C点悬挂物体的重量最多为100 N，这时细绳的BC段即将被拉断.
乙
方法二 正交分解法
如乙所示，将拉力F1按水平方向(x轴)和竖直方向(y轴)两个方向进行正交分解.由力的平衡条件可得F1sin 30°=F=G，F1cos 30°=F2.
F1>F2;绳BC先断， F1=200 N.
可得：F2=173 N，G=100 N.
教学目标
知识目标
1、能够运用力的平行四边形定则求解一个已知力的分力；
2、会用三角形法则求解力的分解；
能力目标
1、熟练掌握物体的受力分析；
2、能够根据力的作用效果进行分解；
情感目标
培养分析观察能力，物理思维能力和科学的研究态度。
教学建议
重点难点分析
力的分解是力的合成的逆预算，是根据力的作用效果，由力的平行四边形定则将一个已知力进行分解，所以平行四边行定则依然是本节的重点，而三角形法则是在平行四边形定则的基础上得到的，熟练应用矢量的运算方法并能解决实际问题是本节的难点。
教法建议
一、关于力的分解的教材分析和教法建议
力的分解是力的合成的逆预算，是求一个已知力的两个分力。在对已知力进行分解时对两个分力的方向的确定，是根据力的作用效果进行的。在前一节力的合成学习的`基础上，学生对于运算规律的掌握会比较迅速，而难在是对于如何根据力的效果去分解力，课本上列举两种情况进行分析，一个是水平面上物体受到斜向拉力的分解，一个是斜面上物体所收到的重力的分解，具有典型范例作用，教师在讲解时注意从以下方面详细分析：
1、对合力特征的描述，如例题1中的几个关键性描述语句：水平面、斜向上方、拉力，与水平方向成角，关于重力以及地面对物体的弹力、摩擦力可以暂时不必讨论，以免分散学生的注意力。
2、合力产生的分力效果，可以让学生从日常现象入手(如下图所示)。由于物体的重力，产生了两个力的效果，一是橡皮筋被拉伸，一是木杆压靠在墙面上，教师可以让学生利用铅笔、橡皮筋，用手代替墙面体会一下铅笔重力的两个分效果。
3、分力大小计算书写规范。在计算时可以提前向学生讲述一些正弦和余弦的知识。
二、关于力的正交分解的教法建议：
力的正交分解是一种比较简便的求解合力的方法，它实际上是利用了力的分解的原理把力都分解到两个互相垂直的方向上，然后就变成了在同一直线上的力的合成的问题了。使计算变得简单。由于学生在初中阶段未接触到有关映射的概念，所以教师在讲解该部分内容时，首先从直角分解入手，尤其在分析斜面上静止物体的受力平衡问题时，粗略介绍正交分解的概念就可以了。
力的分解的教学设计方案
一、引入：
1、问题1：什么是分力？什么是力的合成？力的合成遵循什么定则？
2、问题2：力产生的效果是什么？
教师总结：如果几个力产生的效果跟原来的一个力产生的效果相同，这几个力就叫做原来那个力的分力。求几个力的合力叫做力的合成；力的合成遵循力的平行四边形定则。反之，求一个已知力的分力叫做力的分解。
引出课程内容。
二、授课过程
1、力的分解是力的合成的逆运算，也遵循力的平行四边形定则。
教师讲解：力的分解是力的合成的逆过程，所以平行四边形法则同样适用于力的分解。如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（如图）。这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力，而不像力的合成那样，一对已知力的合成只有一个确定的结果。一个力究竟该怎样分解呢？（停顿）尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解。下面我们便来分析两个实例。
2、力的分解按照力的作用效果来分解。
例题1：放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力的作用，该力与水平方向夹角为，这个力产生两个效果：水平向前拉物体，同时竖直向上提物体，，因此力可以分解为沿水平方向的分力、和沿着竖直方向的分力，力和力的大小为：
例题2：放在斜面上的物体，常把它所受的重力分解为平行于斜面的分量和垂直于斜面的分量（如图），使物体下滑（故有时称为“下滑力”），使物体压紧斜面。
3、力的分解练习（学生实验）：
（1）学生实验1：观察图示，分析F力的作用效果，学生可以利用手边的工具（橡皮筋、铅笔、细绳、橡皮、三角板）按图组装仪器、分组讨论力产生的效果，并作出力（细绳对铅笔的拉力）的分解示意图。
实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铅笔与橡皮筋连接，铅笔尖端卡在手心处，体会一下铅笔的重力产生的效果，在铅笔上挂接上橡皮，思考拉力产生的效果？
教师总结并分析：图中重物拉铅笔的力常被分解成和，压缩铅笔，拉伸橡皮筋。
（2）学生实验2，观察图示，分析力的作用效果，用橡皮筋和铅笔重复实验，对比结论是否正确。
教师总结并分析：图中重物拉铅笔的力分解成和，压缩铅笔，拉伸橡皮筋。
尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解。
4、课堂小结：
探究活动
题目关于“杆的受力分解”与“绳的受力分解”研究
由于日常生活中，我们劳动、 学习的工具一般以杆和绳子为主，其他的工具也可以依照其进行分析，研究“杆的受力分解”与“绳的受力分解”具有实践意义。有关内容可以参见备课资料中的“扩展资料”。让同学观察周围的力学工具，对比杆与绳子，分析说明各个物体的受力特点，与其有关的题目可以参见如下：
1、晾晒衣服的绳子，为什么晾衣绳不易过紧？
2、为什么软纸经过折叠后，抗压性能提高？对比拱桥的设计，有什么感想？
一、 预习目标
1、 说出力的分解的概念
2、 知道力的分解要根据实际情况确定
3、 知道矢量、标量的概念
二、预习内容
1、力的分解：几个力________________跟原来____________的效果相同，这几个力就叫做原来那个力的分力.___________________叫做力的分解.
2、同一个力可以分解为无数对____、___________的分力。一个已知力究竟应该怎样分解，要根据______________。
3、既有____，又有_____，相加时遵从_______________________________的物理量叫做矢量.只有大小，没有方向，求和时按照_____________________的物理量叫做标量.
三、提出疑惑
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
课内探究学案
一、学习目标
(一)知识与技能
1、知道什么是分力及力的分解的含义。
2、理解力的分解的方法，会用三角形知识求分力。
(二)过程与方法
1、培养运用物理工具解决物理问题的能力。
2、培养用物理语言分析问题的能力。
(三)情感、态度与价值观
通过分析日常现象，养成探究周围事物的习惯。
二、重点难点 力的分解
三、学习过程
自主学习
1、什么叫做力的分解?
2、如何得到一个力的分力?试求一水平向右、大小为10N的力的分力。(作图)
3、力的合成与力的分解是什么关系?
合作探究
农田耕作时，拖拉机斜向上拉耙(课本图)。
拖拉机拉着耙，对耙的拉力是斜向上的，这个力产生了两个效果;一方面使耙克服泥土的阻力前进;另一方面同时把耙往上提，使它不会插得太深。也就是一个力产生了两个效果(画出物体的受力示意图，如下)。
如果这两个效果是由某两个力分别产生的，使耙克服泥土的阻力前进的效果是由一个水平向前的力F1产生;把耙往上提，使它不会插得太深的效果是由一个竖直向上的力F2产生的。那F1、F2与拉力F是怎样的一种关系?
一种等效关系，也就是说是分力与合力的关系。
通常按力的实际作用效果来进行力的分解.
精讲点拨
思考分析：将一木块放到光滑的斜面上，试分析重力的作用效果并将重力进行分解。
实例探究
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。
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
矢量相加的法则
既有大小，又有方向，并遵循平行四边形定则的物理量叫做矢量.只有大小而没有方向，遵循代数求和法则的物理量叫做标量.
力、速度是矢量;长度、质量、时间、温度、能量、电流强度等物理量是标量.
矢量和标量的根本区别就在于它们分别遵循两种不同的求和运算法则.
当堂检测
1、下列说法正确的是( )
A. 已知一个力的大小和方向及它两个分力的方向，则这两个分力有唯一解。
B. 已知一个力的大小和方向及它一个分力的大小和方向，则另一个分力有无数解。
C. 已知一个力的大小和方向及它一个分力的方向，则它另一个分力有无数解，但有最小值。
D. 已知一个力的大小和方向及它一个分力的方向和另一个分力的大小，则两个分力有唯一解。
2、下列有关说法正确的是 ( )
A.一个2N的力能分解为7N和4N的两个分力
B.一个2N的'力能分解为7N和9N的两个分力
C.一个6N的力能分解为3N和4N的两个分力
D.一个8N的力能分解为4N和3N的两个分力
3、在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为( )
A.重力和斜面的支持力 B.重力、下滑力和斜面的支持力
C.重力和物体对斜面的压力 D.重力、下滑力、斜面的支持力和紧压斜面的力
4、将80N的力分解，其中一个分力F1与它的夹角为30 度，
1、当另一个分力F2最小时求F1的大小。
2、当F2=50N时求F1的大小。
5、一个半径为r，重为G的圆球被长为r的细线AC悬挂在墙上，
求球对细线的拉力F1和球对墙的压力F2.
课后练习与提高：
1.力F分解为F1、F2两个分力，则下列说法正确的是
A.F1、F2的合力就是F
B.由F求F1或F2叫做力的分解
C.由F1、F2求F叫做力的合成[
D.力的合成和分解都遵循平行四边形定则?
答案：ABCD
2.细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同，长度MONO，则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)
[来源: ]
图167
A.ON绳先被拉断?
B.OM绳先被拉断?
C.ON绳和OM绳同时被拉断?
D.因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断
答案：A
3.如图168所示，一个半径为r,重为G的光滑均匀球，用长度为r的细绳挂在竖直光滑的墙壁上，则绳子的拉力F和球对墙壁压力FN的大小分别是
[来源: .Com]
4.三个共点力，F1=5 N，F2=10 N，F3=15 N，=60，它们的合力的x轴分量Fx为 N，y轴分量Fy为 N，合力的大小为 N，合力方向跟x轴的正方向夹角为 .
图169
答案：15 5 10 30?
5.三角形轻支架ABC的边长AB=20 cm，BC=15 cm.在A点通过细绳悬挂一个重30 N的物体，则AB杆受拉力大小为 N，AC杆受压力大小为 N.
答案：40 50?
6.一表面光滑，所受重力可不计的尖劈(AC=BC，ACB=)插在缝间，并施以竖直向下的力F，则劈对左、右接触点的压力大小分别是__________，__________.
A.当F1Fsin时，肯定有两组解
B.当FFsin时，肯定有两组解
C.当F1
D.当F1
答案：BD
9.将质量为m的小球，用长为L的轻绳吊起来，并靠在光滑的半径为r的半球体上，绳的悬点A到球面的最小距离为d.(1)求小球对绳子的拉力和对半球体的压力.(2)若L变短，问小球对绳子的拉力和对半球体的压力如何变化??
解析：(1)将小球受到的重力按作用效果分解，做出平行四边形如图所示，由三角形ABO与三角形BF2G相似，对应边成比例得[来源: ]
又因为G=mg?
导出 F2=
F1=
由上式可得小球对绳子的拉力为 ，小球对半球体的压力为 .
(2)当L变短时，F2= 减小，F1= 不变，所以，小球对绳子的拉力减小，小球对半球体的压力不变.?
答案：(1)拉力： ;压力：
(2)若L变短，小球对绳子的拉力减小，小球对半球体的压力不变.
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