学年新教材高中物理34力的合成和分解教案新人教版必修第一册.docx

1、学年新教材高中物理34力的合成和分解教案新人教版必修第一册4.力的合成和分解知识纲要导引,核心素养目标,物理观念合力、分力、力的合成与分解、矢量和标量科学探究探究两个互成角度的力的合成规律科学思维等效替代法、作图法、计算法科学态度与责任运用力的合成和分解的知识分析日常生活中的有关问题基 础 导 学一、合力和分力(自学教材第72页“合力和分力”部分)1合力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力(resultant force)2分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力(component force)二、力的

2、合成和分解(自学教材第73、74页“力的合成和分解”部分)1力的合成：求几个力的合力的过程叫作力的合成(composition of forces)2力的分解：把求一个力的分力的过程叫作力的分解(resolution of force)3平行四边形定则在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向这个规律叫作平行四边形定则(parallelogram rule)4力的分解法则：力的分解也遵从平行四边形定则5多个共点力的合成方法(1)共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力(2)多力合成的方法先

3、求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力三、矢量和标量(自学教材74、75页“矢量和标量”部分)1矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量(vector)力、位移、速度、加速度都是矢量2标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量(scalar)质量、路程、功、电流等都是标量【思考】(1)合力与分力同时作用在一个物体上()(2)由作出的力的平行四边形定则可知，合力可能小于分力()(3)共点力一定作用于物体上的同一点()(4)把已知力F分解为两个分力F1与F2，此时物体受到F、F1、F2

4、三个力的作用()(5)由于矢量的方向用正负表示，故具有正负值的物理量一定是矢量()(6)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)课 堂 探 究主题一力的合成【问题探究】探究点1同一直线上力的合成的方法如图所示，一辆小车可以由一个人拉着向前运动，也可以由两个人反向拉着或一个人推着另一个人拉着向前运动请结合图思考如何求同一直线上两个力的合力？提示：两个力同向时，两个力的合力等于两个力的数值之和；两个力反向时，两个力的合力等于两个力的数值之差，方向与较大的力同向,(1)位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同(2)角度合适：两个弹簧测

5、力计所拉细绳套的夹角不宜太小，也不宜太大，以60 100 为宜(1)在橡皮筋形变不超过弹性限度的条件下，拉力尽量大一些，以减小实验误差(2)严格按照力的图示要求和几何作图法作出合力探究点2探究两个互成角度的力的合成规律如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE.在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO.撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点(图丙)力F单独作用，与F1、F2共同作用的效果是一样的，都能使小圆环保持静止(1)实验中，两次将小圆环拉到_，即两次使橡皮筋的形变情况_，

6、我们就认为F1、F2与合力F的作用效果是_的(2)实验中要记录哪些信息？实验中要记录的信息有：_、弹簧测力计每次的示数、_.(3)观察两只弹簧测力计的示数之和是否等于一只弹簧测力计的示数？力的合成是不是简单地相加减？(4)合力F与F1、F2有什么关系？(5)改变拉力F1和F2的大小和方向，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形提示：(1)同一位置O相同相同(2)O点的位置对应F1、F2、F拉线的方向(3)一只弹簧测力计的读数不等于两只弹簧测力计的读数之和，而是比两只弹簧测力计读数之和小一些可见力的合成并不是简单地相加减(4)由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F(三个力的方

7、向沿着各自拉线的方向，三个力的大小由弹簧测力计读出)(5)用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形(如图所示)【探究总结】1对合力与分力关系的理解(1)等效性：合力与分力在作用效果上是等效的，可相互代替，受力分析时合力与分力不能同时作为物体受到的力(2)在力的合成中，分力是实际存在的，每个分力都有对应的施力物体，而合力是“虚拟”的力，没有与之对应的施力物体2当分力F1、F2大小一定时，合力F大小与F1、F2间夹角的关系力的合成方法合力与分力的大小关系0FF1F2合力大于分力090平行四边形定则合力大于分力90F合力大于分力90180平行四边形定则

8、合力可能大于、等于或小于分力180F|F1F2|合力小于其中较大的那个分力，且可能大于、等于或小于另一个分力综合|F1F2|FF1F2等效思想的应用如上图，合力随两力夹角的增大而减小(1)合力可能比分力都大(2)合力可能比分力都小(3)合力与分力可能等大【典例示范】例1关于合力与其两个分力的关系，正确的是()A合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力B合力的大小随两分力夹角的增大而增大C合力的大小一定大于任意一个分力D合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力解析：根据平行四边形定则可知：两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图甲；不一定小于大的分力，如图乙；合力的大小也不随夹角的增

9、大而增大，如图丙；并且也不一定大于任意一个分力答案：D例2杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面叠合梁斜拉桥，如图所示挺拔高耸的208米主塔似一把剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30，每根钢索中的拉力是3104 N，那么它们对塔柱形成的合力为多少？方向如何？解析：方法一(作图法)如图甲所示，自O点引两条有向线段OA和OB，它们跟竖直方向的夹角都为30.取单位长度为1104 N，则OA和OB的长度都是3个单位长度量得对角线OC长为5.2个单位长度，所以合力的大小F5.2

10、1104 N5.2104 N.方法二(计算法)根据这个平行四边形是一个菱形的特点，如图乙所示，连接AB，交OC于D，则AB与OC互相垂直平分，即AB垂直于OC，且ADDB，ODOC.考虑直角三角形AOD，其AOD30，而ODOC，则有F2F1cos3023104 N5.2104 N.答案：5.2104 N竖直向下训练12019天津六校高一上检测两个共点力，大小均为10 N，关于这两个力的合力，以下说法错误的是()A大小可能为0 B大小可能为10 NC大小可能为15 N D大小可能为21 N解析：两力合成时，合力范围为|F1F2|FF1F2，即0F20 N，故选择D.答案：D训练2物体受两个大小

11、都等于10 N的拉力作用，且这两个拉力间的夹角为90，求这两个力的合力的大小和方向解析：方法一(作图法)：选取1 cm表示5 N，作出两个力的图示，再以这两力的图示为邻边作平行四边形，如图所示用刻度尺量出对角线的长度约为2.8 cm，则合力大小为F5 N14.0 N用量角器测出合力F的方向与F1夹角为45.方法二(计算法)：作出力的合成的平行四边形示意图如图所示则该平行四边形为正方形，由几何知识得合力FF110 N14.0 N，合力F的方向与F1夹角为45.答案：14.0 N方向与F1夹角为45,作图法求解的注意事项作图法依据：平行四边形定则注：标度要合适，便于测量线段的长度；标明实线和虚线要

12、求：严格按力的图示画法作图分力：四边形的两边合力：四边形的对角线主题二力的分解【问题探究】探究点1画出一个力如果没有条件限制的分解图，并根据画图得出你的结论？提示：力的分解如图所示，此图说明一个力如果没有条件限制会有无数组解因为同一条对角线可以构成的平行四边形有无穷多个，这样分解是没有实际意义的探究点2正交分解法(1)什么是力的正交分解法？(2)什么情况下应用正交分解法？(3)力的正交分解建立坐标系的原则是什么？提示：(1)把力沿着两个选定的相互垂直的方向分解的方法(2)当物体受到三个以上不同方向力的作用时，为了使问题简化，会采用正交分解法(3)使尽可能多的力在坐标轴上，且使未知分力也在坐标轴

13、上力的合成与分解的异同点(1)力的合成与分解都遵循平行四边形定则(2)都是一种等效替代关系(3)对已确定的两个力，力的合成是唯一的(4)对已确定的一个力，可以对应无数组分解的方法，力的分解不是唯一的【探究总结】1力的分解方法力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则2正交分解法把力在两个互相垂直的方向上分解如图所示，将力F沿x轴和y轴两个方向分解，则FxFcos ，FyFsin .解题关键点(1)对物体进行受力分析(2)对F进行正交分解(3)根据受力平衡列式求得结果【典例示范】例3如图所示，水平地面上有一重60 N的物体，在与水平方向成30角斜向右上、大小为20 N的拉力F作用下匀速运

14、动，求地面对物体的支持力和摩擦力大小解析：对物体进行受力分析，如图所示，物体受重力G、支持力FN、拉力F、摩擦力Ff.建立直角坐标系，对力进行正交分解得：y方向：FNFsin30G0x方向：FfFcos300由得：FN50 N，Ff10 N.答案：50 N10 N训练3将F沿水平和竖直方向分解，则其竖直方向的分力为()AFsin BFcosC. D.解析：将F分解为沿水平方向和竖直方向的两个力，根据平行四边形定则，竖直方向上分力FyFsin，故A正确，B、C、D错误答案：A课 堂 达 标1.下列关于合力与分力之间的关系的说法正确的是()A合力就是分力的代数和B合力总比某一分力大C分力与合力的方

15、向总是不一致的D合力的大小可能等于某一分力的大小解析：合力是分力的矢量和，而不是代数和，所以A项错误；合力的大小介于两分力代数和与两分力代数差的绝对值之间，因此B项错误，D项正确；当两分力方向相同时，合力与分力方向相同，C项错误. 答案：D2已知两个力F1与F2的大小分别为10 N和30 N，则它们的合力大小不可能等于()A15 N B20 NC35 N D40 N答案：A3如图所示，将光滑斜面上的物体的重力mg正交分解为F1、F2两个力，下列结论正确的是()AF1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜面的正压力B物体受mg、FN、F1、F2四个力作用C物体只受重力mg和弹力FN的作

16、用DFN、F1、F2三个力的作用效果跟mg、FN两个力的作用效果不相同答案：C4已知竖直平面内有一个大小为10 N的力作用于O点，该力与x轴正方向之间的夹角为30，与y轴正方向之间的夹角为60，现将它分解到x轴和y轴方向上，则()AFx5 N，Fy5 NBFx5 N，Fy5 NCFx5 N，Fy5 NDFx10 N，Fy10 N解析：画出坐标系及受力情况，如图所示已知两分力方向作出平行四边形由三角形关系得FxFcos305 N，FyFsin305 N故选项B正确答案：B5(多选)小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是()A当120时，FGB不管为何值时，都有FC当0时，FD越大，则F越小解析：由力的合成可知，在两分力相等，120时，F合FG；0时，FF合，故选项A、C正确，B错误在合力一定时，分力间的夹角越大，则分力越大，故选项D错误答案：AC