2019-2020年高一物理 力的分解教學(xué)案2 新人教版.doc

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2019-2020年高一物理 力的分解教學(xué)案2 新人教版 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1． 理解力的分解和分力的概念。 2． 知道力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵循力的平行四邊形定則。 3． 會(huì)從力的作用的實(shí)際效果出發(fā)進(jìn)行力的分解，掌握力的分解的定解條件。 4． 會(huì)根據(jù)力的平行四邊形定則用作圖法求分力，會(huì)用直角三角形的知識(shí)計(jì)算分力。 5． 理解力的正交分解法，會(huì)用直角三角形知識(shí)計(jì)算分力。 學(xué)習(xí)重點(diǎn): 理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，會(huì)利用平行四邊形進(jìn)行力的分解。 學(xué)習(xí)難點(diǎn): 力的分解的定解條件的確定。 主要內(nèi)容: 一、分力 幾個(gè)力，如果它們共同產(chǎn)生的效果跟作用在物體上的一個(gè)力產(chǎn)生的效果相同，則這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的分力(那個(gè)力就叫做這幾個(gè)力的合力)。 注意：分力與合力是等效替代關(guān)系，其相同之處是作用效果相同；不同之處是不能同時(shí)出現(xiàn)，在受力分析或有關(guān)力的計(jì)算中不能重復(fù)考慮。 二、力的分解 求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。 1．力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。同樣遵守力的平行四邊形定則：如果把已知力F作為平行四邊形的對(duì)角線，那么，與力F共點(diǎn)的平行四邊形的兩個(gè)鄰邊就表示力F的兩個(gè)分力F1和F2。 2．力的分解的特點(diǎn)是：同一個(gè)力，若沒(méi)有其他限制，可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的力(因?yàn)閷?duì)于同一條對(duì)角線．可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形)。 通常根據(jù)力的作用效果分解力才有實(shí)際意義。 3．按力的效果分解力F的一般方法步驟： (1)根據(jù)物體(或結(jié)點(diǎn))所處的狀態(tài)分析力的作用效果 (2)根據(jù)力的作用效果，確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向； (3)根據(jù)兩個(gè)分力的方向畫出平行四邊形； (4)根據(jù)平行四邊形定則，利用學(xué)過(guò)的幾何知識(shí)求兩個(gè)分力的大小。也可根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)用計(jì)算法。 例如，物體重G，放在傾角為θ的斜面上時(shí)，重力常分解為沿斜面向下的分力F1=Gsinθ(表 示重力產(chǎn)生的使物體沿斜面下滑的效果)和垂直斜面向下的分力F2=Gcosθ（表示重力產(chǎn)生的使物體緊壓斜面的效果） 【例一】在傾角θ=30的斜面上有一塊豎直放置的擋板，在擋板和斜面之間放有一個(gè)重為G=20N的光滑圓球，如圖所示，試求這個(gè)球?qū)π泵娴膲毫蛯?duì)擋板的壓力。 三、對(duì)一個(gè)已知力進(jìn)行分解的幾種常見的情況和力的分解的定解問(wèn)題 將一個(gè)力F分解為兩個(gè)分力，根據(jù)力的平行四邊形法則，是以這個(gè)力F為平行四邊形的一條對(duì)角線作一個(gè)平行四邊形。在無(wú)附加條件限制時(shí)可作無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。這說(shuō)明兩個(gè)力的合力可唯一確定，一個(gè)力的兩個(gè)分力不是唯一的。要確定一個(gè)力的兩個(gè)分力，一定有定解條件。 1．對(duì)一個(gè)已知力進(jìn)行分解的幾種常見的情況 2．力的分解的定解條件 一個(gè)力有確定的兩個(gè)分力的條件是： 1、 2、 【例二】試判斷： （1）若已知兩個(gè)分力F1和F2的方向，如圖1所示， F1、F2有唯一解嗎？ （2）若已知一個(gè)分力F1的大小和方向，如圖2所示，另一個(gè)分力F2有唯一解嗎？ （3）若已知兩個(gè)分力F1和F2的大小，如圖3所示，F(xiàn)1，F(xiàn)2有唯一解嗎？ 【例三】已知某力F的一個(gè)分力F1的方向和另一個(gè)分力F2的大小，試分析： a) F2的大小滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)的兩個(gè)分力有唯一解？ b) F2的大小滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)的兩個(gè)分力有兩解？ c) F2的大小滿足什么條件時(shí)，F(xiàn)的兩個(gè)分力無(wú)解？ 四、力的正交分解法： 1． 將一個(gè)力沿著兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行分解的方法稱為力的正交分解法。力的正交分解法是力學(xué)問(wèn)題中處理力的最常用的方法。如放在斜面上的物體的重力分解成垂直于斜面與平行于斜面的兩個(gè)分力就是采用了力的正交分解法。力的正交分解法的優(yōu)點(diǎn)：其一，借助數(shù)學(xué)中的直角坐標(biāo)系(x，y)對(duì)力進(jìn)行描述；其二，幾何圖形關(guān)系簡(jiǎn)單，是直角三角形，解直角三角形方法多，容易求解。 2． 正交分解的一般步驟： （1） 建立xOy直角坐標(biāo)系 （2） 將所有力依次向x軸和y軸上分解為Fx1、Fx2……，F(xiàn)y1、Fy2…… （3） 分別求出x軸和y軸上的合力Fx、Fy （4） 求出合力F，大小 方向 【例四】大小均為F的三個(gè)力共同作用在O點(diǎn)，如圖，F(xiàn)1與F2、F2與F3之間的夾角均為60，求合力。 【例五】如圖，從正六邊形ABCDEF的一個(gè)頂點(diǎn)A向其余五個(gè)頂點(diǎn)作用著五個(gè)力F1、F2、F3、F4、F5，已知F1=f，且各個(gè)力的大小跟對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)成正比，用正交分解法求這五個(gè)力的合力大小和方向。 課堂訓(xùn)練: 1．一重為G的物體放在光滑斜面上，受到斜面的彈力FN，如圖所示，設(shè)使物體沿斜面下滑的力為F1，則( ) A．F1是FN與G的合力 B．F1是G沿斜面向下的分力 C．G分解為F1和物體對(duì)斜面的壓力F2 D．物體受到G、FN、F1和使物體垂直于斜面壓緊斜面的力F2 2．下列有關(guān)合力與分力的說(shuō)法，正確的是( ) A．分力總是小于合力 B．對(duì)力進(jìn)行正交分解時(shí)，分力總是小于合力 C．將5 N的力進(jìn)行分解，可以得到50 N的分力 D．將5 N的力進(jìn)行分解，不可以得到1 N的分力 3．如右圖示，一個(gè)半徑為r，重為G的圓球被長(zhǎng)為r的細(xì)線AC懸掛在墻上， 求球?qū)?xì)線的拉力T和球?qū)Φ膲毫。 課后作業(yè): 1．在一個(gè)已知力的分解中，下列情況中具有唯一一對(duì)分力的是（　　?。? A．已知一個(gè)分力的大小和方向 B．已知一個(gè)分力的大小和另一分力的方向 C．已知兩個(gè)分力的大小 D．已知兩個(gè)分力的方向，并且不在一條直線上 2．將一個(gè)力F分解為兩個(gè)不為零的力，下列哪種情況是不可能的（　　?。? A．兩個(gè)分力與F都在一條直線上 B．兩個(gè)分力與F間的夾角都大于90 C．一個(gè)分力的大小與F的大小相同 D．一個(gè)分力與F間的夾角為90 3．下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（　　?。? A．一個(gè)2N的力能分解為7N和4N的兩個(gè)分力 B．一個(gè)2N的力能分解為7N和9N的兩個(gè)分力 C．一個(gè)6N的力能分解為3N和4N的兩個(gè)分力 D．一個(gè)8N的力能分解為4N和3N的兩個(gè)分力 4．已知力的大小為10N，將此力可分解成如下（　　　） A．3N、3N　　B．6N、6N　　C．100N、100N　　D．500N、500N 5．已知力F的一個(gè)分力F1跟F成30角，大小未知，另一個(gè)分力F2的大小為F，方向未知，則F1的大小可能是（　　?。? A． F　　B．F　　C．F　　D．F 6．在光滑斜面上自由下滑的物體受到的力是（　　?。? A．重力和斜面的支持力 B．重力、下滑力和斜面支持力 C．重力、下滑力和正壓力 D．重力、下滑力、支持力和正壓力 7．在水平木板上放一個(gè)小鐵塊，逐漸抬高木板一端，在鐵塊下滑前的過(guò)程中，鐵塊受到的摩擦力F和鐵塊對(duì)木塊的正壓力FN的變化情況是（　　　） A．F和FN都不斷增大 B．F增大，F(xiàn)N減小 C．F減小，F(xiàn)N增大 D．F和FN都減小 *8．如圖示，已知力F和一個(gè)分力F1的方向的夾角為θ，若使另一個(gè)分力F2的值最小，則F2大小為______________。 *9. 如圖，位于水平地面上的質(zhì)量為M的小木塊，在大小為F、方向與水平方向成a角的拉力作用下沿地面作勻速直線運(yùn)動(dòng)。求： （1） 地面對(duì)物體的支持力？ （2） 木塊與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)？　　　　　　　　 閱讀材料: 帆船逆風(fēng)前進(jìn) 　　很難想象帆船怎樣能夠逆著風(fēng)前進(jìn)。水手的確會(huì)告訴你們，正頂著風(fēng)駕駛帆船是不可能的，帆船只能在跟風(fēng)的方向成銳角的時(shí)候前進(jìn)?？墒沁@個(gè)銳角很小——大約只有直角的四分之一，大約是22，——不管是正頂著風(fēng)或者成22的角度，看來(lái)是同樣難以理解的。 　　可是實(shí)際上，這兩種情形不是沒(méi)有區(qū)別的。我們現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明帆船是怎樣跟風(fēng)向成小角度逆著風(fēng)前進(jìn)的。首先，讓我們看風(fēng)一般是怎樣對(duì)船帆起作用的，也就是說(shuō)，當(dāng)風(fēng)吹在帆上的時(shí)候，它把帆往哪里推。你也許會(huì)這樣想，風(fēng)總是把帆推往它所吹的方向去。然而實(shí)際并不是這樣。無(wú)論風(fēng)向哪里吹，它總產(chǎn)生一個(gè)垂直帆面的力，這個(gè)力推動(dòng)著船帆。且讓我們假定風(fēng)向就是箭頭所指的方向。AB線代表帆。因?yàn)轱L(fēng)力是平均分布在全部帆面上的，所以我們可以用R來(lái)代表風(fēng)的壓力，它作用在帆的中心。把這力分解成兩個(gè)：跟帆面垂直的力Q和跟帆面平行的力P。力P不能推動(dòng)帆，因?yàn)轱L(fēng)跟帆的摩擦太小了。剩下的力Q依著垂直帆面的方向推動(dòng)著帆。 　　懂得了這點(diǎn)，就容易懂得為什么帆船能夠在跟風(fēng)向成銳角的情況下過(guò)著鳳前進(jìn)了。讓我們用KK線代表船的龍骨線。風(fēng)照箭頭所表示的方向成銳角吹向這條線。AB線代表帆面，我們把帆轉(zhuǎn)到這樣的位置，使帆面剛好平分龍骨的方向和風(fēng)的方向之間的那只角。現(xiàn)在看力的分解。風(fēng)對(duì)帆的壓力，我們用力Q來(lái)表示，這個(gè)力，我們知道應(yīng)當(dāng)是跟帆面垂直的。把這個(gè)力分解成兩個(gè)力：使力R垂直龍骨線，力S順著龍骨線指向前面。因?yàn)榇的方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，是要遇到水的強(qiáng)大的阻力的（帆船的龍骨在水里很深），所以力R幾乎全部被抵消了。剩下的只是指向前面的力S在推動(dòng)船，因而，船是跟風(fēng)向成著一個(gè)角度在前進(jìn)，好象在逆風(fēng)里一樣。這種運(yùn)動(dòng)通常總采取“之”字形路線那樣。水手們把這種行船法叫做“搶風(fēng)行船”。