力的分解高中物理必修一人教版教案Word格式.docx

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课时

安排

１课时

过程

导入：

师：

上节课的学习中，我们了解到在效果相同的前提下可以用一个力来等效替换某几个力，这个过叫做力的合成。

那在效果相同的前提下我们完全可以用几个力来等效替换某一个力呢？

这个过程就叫做力的分解。

这也是我们今天要学习的内容。

一、力的分解

【定义】：

求一个力的分力的过程叫做力的分解。

师：

如何求解一个已知力的分力呢？

生：

从前面的学习我们已经知道，两个分力与合力之间满足平行四边形定则，力的合成是以两个分力为邻边作平行四边形求对角线，而力的分解则是以一个已知的力为平行四边形的对角线求两个相邻的边。

不错！

由此可以看到：

力的分解是力的合成的逆运算。

既然大家都知道求一个已知力的分力就是根据平行四边形的对角线求两个相邻的边，那大家看看黑板，我在黑板上画了一个力，那大家能不能求出它的两个分力呢？

好多学生犹豫了，为什么呢？

相信不少同学已经看出来了，如果没有特殊限制，那根据一条对角线可以作出无数个平行四边形。

也就是说同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。

如下图：

教师一定要注意学生是否真的会作平行四边形，注意学生作图的顺序。

从上图可以看出，力F可以分成F1、F2，也可以分成F3、F4，还可以分成F5、F6，还可以……，也就是说可以用来等效替换F的分力有无数对。

二、将一个已知力力分解的几种情况：

1、已知两个分力方向。

2、已知其中一个分力F1的大小和方向

3、已知两个分力的大小。

结论：

1、当

时有两组解。

2、当

时有唯一的一组解。

3、当

时无解。

4、已知一个分力的大小和另一个分力的方向。

论：

1、当已知大小的分力>

时，有两组解。

2、当已知大小的分力=

3当已知大小的分力<

三、实际问题中的力的分解

具体问题中一个力究竟应该怎样分解呢？

先让我们一起来看看下面两个实例：

1、农田耕作时，拖拉机斜向上拉耙。

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两个力F1、F2产生，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？

生：

一种等效关系，可以进行等效替换。

也就是说是分力与合力的关系。

【牢记】：

通常按力的作用效果来进行力的分解．

2、如图：

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。

让学生分组思考讨论。

五分钟后，找学生代表汇报讨论结果，教师不作评论，只记下结果。

带领学生观察视频文件。

通过刚才的讨论观察，我们了解到：

作用在物体上的重力产生了两个效果，一是使物体沿斜面下滑，另一个就是使物体与斜面之间发生挤压。

那我们将重力进行分解时就根据重力的实际作用效果把重力分解到沿斜面方向和垂直于斜面的方向，如图：

分析可以看到，上桥时，分力G1阻碍车辆前进，车辆下桥时，分力G1使车辆运动加快。

为了行车方便与安全，高大的桥要造很长的引桥，来减小桥面的坡度。

分解后，用G1和G2来等效替换G，则G不存在了；

1、G2是作用在物体上的，不是物体对斜面的压力；

2、G1使物体下滑，所以G1又叫做下滑力。

可见下滑力是重力的一个分力，并不是一个真实存在的力。

3、一个力是否是真实的力，看能否找到该力的施力物体。

疑问：

1、力的分解是不是一定要按力的实际作用效果来分解？

不是，根据解题的需要来分解，一般情况下按实际作用效果分解。

2、力的实际作用效果这么难判断，该怎么办？

我们可以综合物体受力分析结果来判断其中某个力的作用效果。

如上例中判断重力的实际作用效果。

A、受力分析。

1、非接触力：

重力G；

2、接触力：

物体与斜面和挡板间没有相对运动趋势，所以没有摩擦力；

根据牛顿定律，物体静止所受的合外力是0，所以物体与斜面和挡板间必有挤压力，即必受N1、N2。

（接触力只有两种）

B、实际作用效果分析：

如果没有重力，物体会与斜面和挡板间有挤压吗？

不会！

所以重力的两个实际作用效果就是一是使物体与斜面间有挤压，一是使物体下滑从而使物体与挡板间有挤压。

例、如图：

两球的重力均为G，那求解球对挡板和斜面的压力。

例、作图分析O点的受力情况

先理论分析，有假设法。

至于棒与绳的区别，如果用绳代替棒，情况不变，说明棒起的就是拉力作用，如果不行，说明棒的作用不是沿棒的方向。

带领学生观看视频文件，

自己设计实验体会

三、一个力分解成三个或三个以上的力

四、正交分解法：

前面我们已经学习过如何求几个力的合力，就是用平行四边形定则把两个合成一个，两个合成一个……如此能合成最后一个力。

学过力的分解后，对于求合力，我们又有了一种新的方法：

正交分解法。

就是建立一个直角坐标系，把所有不在坐标轴上的力分解到两个坐标轴上，接着分别两个坐标轴上的分力各自合成，最后再把两个轴上的合力再进行合成。

例、如图，物体重为100N，分别求两个分力大小。

解：

方法1、将两绳子拉力合成等于重力。

方法2、将重力分解到两绳子方向，并相互抵消。

方法3、正交分解法（最好解的方法）

例、如图一个木块正在倾角为θ为的三角斜面上匀速下滑，试求斜面的动摩擦因数。

因为匀速，所以合外力为0。

物体受重力G、支持力N、摩擦力f。

这三个力的合力为0。

如何利用这个关系呢？

我们可以将重力分解，分解后则有

，

，所以动摩擦因数为tanθ。

问：

如果此时给物体加上一个沿斜面向下的力F，那物体现在受到的合外力是多少？

加了一个力以后刚才的那三个力都没有变，所以它们的合力还是0，再加上一个力F，所以物体现在的合力是F。

日常生活应用：

1、木楔子

2、用绳子拉陷入泥土的汽车（带领学生观察动画）

3、帆船可以逆风而行吗？

板书

设计

一、概念：

力的分解

二、怎样分解一个力

1、无数对

2、唯一性的条件

一个已知力究竟分解到哪两个方向上去,要根据实际情况，由力的效果来决定。

三、矢量相加的法则

反思

学生对将一个力按照作用效果分解，理解接受较好，困难是怎样确定力的作用效果，老师应该在这个方面下点功夫。

４.１牛顿第一定律

知识与技能

1.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持.

2.理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的.

3.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度.

过程与方法

培养分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断.正确地认识力和运动的关系.

情感态度与价值观

1.培养科学研究问题的态度.

2.利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系.鼓励学生大胆发言，并学以致用.

重点

1.理解力和运动的关系.

2.理解牛顿第一定律，知识惯性与质量的关系.

惯性与质量的关系.

导入新课

常识导入

1.我国公安交通部门规定，从1993年7月1日起，在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，为什么？

2.常见的柴油机、电动机等机器的底座非常沉重，而参加作战任务的战斗机却要抛掉副油箱以减小质量，这是为什么呢？

你能解释一下吗？

情景导入

用多媒体播放牛耕地的画面：

牛耕地时，牛拉着犁前进；

牛停止拉犁，犁也停止运动.边播放边介绍，牛拉犁，犁前进；

牛停犁也停.由此看来，必须有力作用在物体上，物体才运动；

没有力作用在物体上，物体就不运动——两千多年前古希腊科学家亚里士多德就得出了这样的结论，这个结论正确吗？

学生讨论，教师借机导入新课.

推进新课

一、理想实验的魅力

自主探究

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：

1.力推物动，力撤物停.

2.力撤物不停.

供选用器材：

小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺等.

学生操作时，教师巡回指导学生完成以下操作：

1.桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停；

2.将毛巾换成玻璃板，或直接用桌面，把小车在桌面或玻璃板上推一下，它运动一段时间才停下来.

学生操作结束后，教师可以让一个学生说一下他的操作过程及看到的现象，由此可以得到结论.

结论：

物体的运动不需要力来维持.

为了证明这个结论的正确性，再让学生举出一些其他的实例来说明.如：

蹬一段时间自行车后停止蹬车，自行车还会滑行一段距离；

在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离才停止运动；

空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔；

射出枪蹚的子弹等等.

既然物体的运动不需要力来维持，刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？

矛盾出现在哪里呢？

下面用小球来做个对比实验.

实验探究

图4-1-1

A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合，让小球从斜槽上自由滚下，标出小球在毛巾上滚动的距离；

B.使斜槽下端直接与桌面吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在桌面上滚动的距离；

C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在玻璃上滚动的距离.

通过观察对比实验，让学生分析实验，总结实验：

接触面越光滑，小球滚动的距离越远.

运动小球停下来的原因是受到摩擦力的作用.

为了引出伽利略的理想实验，教师可继续设疑：

若接触面光滑无摩擦小球会怎样？

学生讨论、交流，大胆猜想.（充分发挥学生的想象空间，发散思维）

在学生讨论交流的基础上，结合实验进一步总结.

物体的运动不需要力来维持.力撤物停的原因是因为摩擦力.若无摩擦力，运动物体会一直运动下去.最早发现这一问题的科学家是伽利略，他是怎样研究这个问题的呢？

（课件展示）用多媒体播放伽利略的理想实验（边播放边介绍）要动态出以下效果：

图4-1-2

A.对称斜面，无摩擦小球滚到等高.

B.减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置自由释放要滚到等高，滚动距离越远.

C.把另一侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去.

根据这一现象伽利略得出了：

运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去.

为了验证这个理论的正确性，下面通过气垫导轨实验来验证一下：

（介绍气垫导轨、光电门工作原理）

演示1：

利用气垫导轨消除摩擦，让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度.

学生记录数据并比较，感受伽利略理论的正确性.

让学生阅读课本找出：

1.伽利略的观点.

2.笛卡儿的补充和完善.

3.牛顿第一定律.

对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？

学生回答问题：

1.伽利略：

物体不受力时，运动的物体一直做匀速直线运动.

2.笛卡儿：

物体不受力时，物体将永远保持静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动.

3.牛顿：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.

综上所述，牛顿第一定律更全面、更完善.

二、牛顿物理学的基石——惯性定律

为了进一步加深对牛顿第一定律的理解，培养学生理解问题的能力，教师可继续设疑：

既然牛顿第一定律更完善，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

让学生讨论交流并回答：

两个方面：

不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；

受力时，力迫使它改变运动状态.

在学生回答基础上，进一步总结：

力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因.

设疑：

牛顿第一定律能否用实验来验证？

不能，因为不受力作用的物体是不存在的.

受力但合力为零可看作不受力.在学生回答的基础上，作出肯定，并指出：

牛顿第一定律虽然所描述的是一种理想化状态，但它却正确揭示了自然规律.

三、惯性与质量

演示2：

在小车上竖放一长条木块，让小车在光滑玻璃板上运动，前面固定一个物体，

当车被物块挡住时，车上的木块向前倾倒，为什么？

图4-1-3

引导学生分析：

木块随车一起运动，当车被挡住时，车停止运动，木块的下半部分受到车的摩擦作用也随车停止运动，而上半部分由于要保持原来的运动状态，故向前倾倒.物体这种保持原来运动状态不变的性质叫惯性.

举例说明：

①木块立在静止的车上，忽然拉动小车，木块后倾.

②人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起，仍落回原地.

总结：

惯性是指物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质.

从牛顿第一定律我们得知，一切物体都有保持它们原来的匀速直线运动或静止状态的性质，所以牛顿第一定律又叫惯性定律.当力迫使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的“本领”.这个“本领”与什么因素有关？

请大家通过实例分析.

讨论交流：

载重货车启动时，由静止到高速得需要较长一段时间；

百米冲刺到终点后，体重大的运动员较难停下来.

通过这样的实例分析，使学生总结出：

运动状态变化的难易程度与质量有关.

惯性大小与质量有关，质量大的物体惯性大；

质量小的物体惯性小.

一、课堂小结

通过本节的学习，我们知道了：

1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究.

2.伽利略得到力和运动关系的研究方法.

3.牛顿第一定律的内容.

4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.

一．理想实验的魅力

1．亚里士多德的观点2．伽利略的观点3．笛卡儿的观点

二．牛顿物理学的基石——惯性定律

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止

三．惯性与质量

物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性

学生对牛顿第一定律理解较好，但是对于惯性的理解还不够。

需要在这个方面多做努力。