力的分解
教学设计思路:
分解法是高中物理解决复杂问题的一种重要的方法.分解的“等效替代”思想为解决其他类似的物理问题奠定了科学的思想方法基础,为位移、速度、加速度等矢量的分解奠定了基础.同时本课对矢量运算普遍遵守的规律“平行四边形定则”进行了更加深入的讲解.
本节课希望得到这样的教学效果:
通过学习、讨论、观察、反思,明确根据一个力的实际作用效果确定两个分力的方向的基本思路.学会用平行四边形定则画出力的图示,用数学知识求出分力的大小.用所学知识解决观察到的现象.
在演示实验时培养学生观察、总结实验的能力;在学生分组、探索实验时培养学生的实验设计和操作能力;在实际问题讨论时培养学生的物理建模、数学建模及解题能力.
在实际问题的讨论过程中注意形成问题意识、条件意识,通过对具体问题的感悟,逐步形成自主学习的习惯.
通过本节课学会力的分解的方法,体会如何按力的作用效果分解一个力,理解“等效替代”的思想方法,同时体会力的合成与力的分解都是处理力学问题的一种数学方法,并理解在何种情况下应用何种方法.
学习任务分析: 本节课的教学重点是:
1.理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四边形定则对力分解. 2.学习在分析具体问题时,怎样根据力的作用效果分解. 3.通过对力的分解的学习,理解“等效替代”的物理学思想. 本节课的教学难点是:
在具体问题中正确确定力的作用效果从而明确力的方向,根据平行四边形定则进行力的分解.
学习者分析:
本节是《力》这一章的最后一节,学生已经掌握了力的概念及受力分析的基本方法,已经学习了力的合成及平行四边形定则,知道了“等效替代”的思想
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方法,在这样的基础上学习力的分解难度并不大.从学生学习的角度出发,通过一些小实验,以及实际生活情境的创设,激发学生的学习兴趣,学会如何根据一个力的作用效果将它分解.
教学目标: 知识与技能:
1.知道力的分解的含义.认识到力的分解与力的合成互为逆运算并遵循平行四边形定则.
2.学会根据力的效果进行分解的方法. 过程与方法:
1.通过观察和实验,学习如何分析力的作用效果.
2.学习力的分解的过程中,再次体会“等效替代”的科学方法. 情感、态度与价值观:
1.学习和领会“等效替代”的科学思想.
2.通过对生活中实际问题的分析,培养研究周围事物的习惯,培养分析观察能力、物理思维能力,体会科学的研究方法.
3.通过学习,体会物理规律与数学规律之间的和谐美. 教学准备:
教师:长绳、教学圆规、木质三角支架、钩码、皮筋、长木板、滑块、秤砣、海绵.
学生:圆规、皮筋、钩码. 教学过程: 本课引入
游戏:比比谁的力气大.
通过拔河游戏,引导学生观察并解释游戏中的现象,从而引出力的分解. 可见,一个力产生了两个作用效果,要具体分析这个问题,需研究力的分解.(研究力的分解的重要性)
力的分解
教师:由前面的例子我们知道,求一个已知力的分力,叫做力的分解.(回答了什么是力的分解)
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力的分解遵循平行四边形定则
问题:怎样分解一个力呢?(分解力的方法是什么呢?)
教师:回顾上节课做的力的合成的实验,幻灯片上打出两个图片进行分析. 复习力的合成的方法,同时引出力的分解与力的合成的关系及力的分解的方法.引导学生发现:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则.
学生活动1:
已知一个力F,把它分解.
学生体会、发现:在没有任何限定条件的情况下,一个力可以分解出无数个结果.
问题:如果处理一个实际问题,该用哪个图呢?每个人可能选择不同的平行四边形,那不就是没有标准了吗?
教师小结:实际上,一个力作用在物体上产生的作用效果是确定的.所以,处理实际问题时,要根据力的作用效果来分解.
学生活动2:
1.为什么斧子较容易劈开树桩?(幻灯片上打出斧子图片)
学生分析:斧子对树桩向下的压力,由于斧刃三角形的形状特点,产生了两个较大的侧向压力,从而将树桩劈开.(幻灯片上有受力分析)
2.分析三角支架的两杆的受力特点.(实际生活图片引入,幻灯片上打出) 实验:用圆规模拟三角支架,体会圆规两腿对手的作用力.
学生体会:竖直向下的拉力在横杆OA处产生拉力效果,在斜杆OB处产生压力效果.
演示实验:三角支架模型挂上重物的受力情况.
3.挂衣服的绳子是系得越紧越好吗?(幻灯片图片展示)
实验:用橡皮筋挂钩码,观察并体验钩码保持静止的过程中,缓慢增加两皮筋张角,皮筋有什么变化?对手的拉力怎样改变?
学生体会:在合力不变的情况下,夹角越大,分力越大.
教师引导:可见,挂衣服的绳子也不能拴得过紧,否则可能挂不了多重的衣服,就在绳上产生较大的分力效果,从而将绳子拉断.
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教师小结:通过对以上三个问题的分析,我们看到一个力作用在物体上产生的作用效果的确是确定的.因此在对一个力进行分解时,一般首先要分析清楚它所产生的效果,再根据平行四边形定则将其分解.
学生活动3:
1.拉杆箱拉杆处的拉力对箱子产生了怎样的作用效果?(幻灯片图片展示) 学生分析:水平方向的分力Fcosθ,竖直方向的分力Fsinθ.(画图分析) 2.高大的桥梁为什么总是有很长的引桥?(幻灯片图片展示) 为什么滑梯的倾角往往设计得比较大?
教师:这两个生活实例,都涉及到物理学中经常遇到的物体在斜面上的受力及运动问题,下面我们通过一个实验来研究它.
演示实验:物块放在斜面上,会沿斜面下滑.
学生分析:放在斜面上的物体,其重力有沿斜面下滑的分力效果. 演示实验:秤砣压在铺有海绵的斜面上,海绵被压扁.
学生分析:海绵发生形变,被压扁,说明放在斜面上的物体其重力还有垂直斜面的分力效果.
教师引导学生:画出受力分析图,并说明重力的两个分力替代了重力的作用效果,它们与重力有相同的性质.
问题:我们为什么要分解重力呢?
教师(指着图)分析:当我们要研究物体沿斜面的受力及运动情况时,就需要看重力沿斜面向下的作用效果;当我们要研究物体垂直斜面的受力时,就需要看重力垂直斜面的作用效果.
幻灯片再次打出引桥和滑梯的图片.
引导学生分析:引桥的倾角小,车在上桥时比较容易,下桥时比较安全;滑梯的倾角大,使游戏具有娱乐性和刺激性.
教师小结:通过以上两个问题,我们看到把一个力分解后的两个分力是彼此垂直的,这与前面的三个问题有所不同.如果我们沿着两个分力的方向建立平面直角坐标系,那么这两个分力刚好分别沿X轴和Y轴,我们把满足这样的条件的分解方式叫做正交分解.正交分解即把力沿着两个彼此垂直的方向分解.有时在处理三个以上的力时,为了研究问题的方便,我们常会采用正交分
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解的方法,此时分解的目的是为了更好地合成.
思考问题:
如图所示,两个大人和一个小孩在河岸上拉一条船前进,两个大人的拉力分别为F1=200N,F2=150N,方向如图,要使船在河中间平行于河岸行使,求小孩对船所施加的最小的力.(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6,河水对船的推力及阻力忽略不计)
提示:要使船在河中间平行于河岸行驶,必须使垂直于河岸方向上的分力之和为零.
本课小结
板书设计 一、力的分解
求一个已知力的分力,叫做力的分解. 二、力的分解遵循平行四边形定则
1.处理实际问题时,按力的作用效果分解.
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2.正交分解:
把力沿着两个彼此垂直的方向分解,叫做力的正交分解. 作业:
1.第66页发展空间1.2. 2.问题思考:
(1)由“发展空间”第2题总结满足哪些条件可以确定分解一个已知力的惟一解.
(2)根据今天所学的内容,思考如何测量一根头发丝或细绳的最大拉力? 教学流程:
学习效果评价:
(略)根据教学实际来设计 教学反思:
1.本节课的设计特点
本节课在设计问题时,特别选择了很多实际生活中的情景,目的是让学生体会研究物理是为了解释或者解决生活中的实际问题.而我们平时所研究的物理问题正是从这些生活情景中提炼出来的模型.在这里要渗透给学生从实际问题中提炼物理模型的思想方法.
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2.突出学生的课堂主体地位
不再是教师一味地进行知识传授,教师依然是课堂的主导者,但学生处于课堂的主体地位,因此在本课中结合教学内容安排了相应的探究性实验,让学生亲历亲为,通过实验体会力的作用效果,由感性认识逐步深入到理性认识.
3.课堂效果及反馈
本节课基本达到了预期的效果,课堂气氛比较活跃,因设置的问题都是来自于实际生活,所以学生的学习兴趣也比较浓厚,能够主动地参与到课堂中来,积极活动和思考,本节课的教学中比较好地体现了物理方法和物理思想.
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