高中力的分解教案
發(fā)表時間:2020-07-10高一物理力的合成與分解2。
俗話說,磨刀不誤砍柴工。教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案,做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動,幫助教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?下面是小編精心收集整理,為您帶來的《高一物理力的合成與分解2》,大家不妨來參考。希望您能喜歡!
3.4力的合成和分解教學(xué)目標(biāo):
1.理解合力、分力的概念,掌握矢量合成的平行四邊形定則。
2.能夠運(yùn)用平行四邊形定則或力三角形定則解決力的合成與分解問題。
3.進(jìn)一步熟悉受力分析的基本方法,培養(yǎng)學(xué)生處理力學(xué)問題的基本技能。
教學(xué)重點(diǎn):力的平行四邊形定則
教學(xué)難點(diǎn):受力分析
教學(xué)方法:講練結(jié)合,計算機(jī)輔助教學(xué)
教學(xué)過程:
一、標(biāo)量和矢量
1.將物理量區(qū)分為矢量和標(biāo)量體現(xiàn)了用分類方法研究物理問題的思想。
2.矢量和標(biāo)量的根本區(qū)別在于它們遵從不同的運(yùn)算法則:標(biāo)量用代數(shù)法;矢量用平行四邊形定則或三角形定則。
矢量的合成與分解都遵從平行四邊形定則(可簡化成三角形定則)。平行四邊形定則實(shí)質(zhì)上是一種等效替換的方法。一個矢量(合矢量)的作用效果和另外幾個矢量(分矢量)共同作用的效果相同,就可以用這一個矢量代替那幾個矢量,也可以用那幾個矢量代替這一個矢量,而不改變原來的作用效果。
3.同一直線上矢量的合成可轉(zhuǎn)為代數(shù)法,即規(guī)定某一方向為正方向。與正方向相同的物理量用正號代入.相反的用負(fù)號代入,然后求代數(shù)和,最后結(jié)果的正、負(fù)體現(xiàn)了方向,但有些物理量雖也有正負(fù)之分,運(yùn)算法則也一樣.但不能認(rèn)為是矢量,最后結(jié)果的正負(fù)也不表示方向如:功、重力勢能、電勢能、電勢等。
二、力的合成與分解
力的合成與分解體現(xiàn)了用等效的方法研究物理問題。
合成與分解是為了研究問題的方便而引人的一種方法。用合力來代替幾個力時必須把合力與各分力脫鉤,即考慮合力則不能考慮分力,同理在力的分解時只考慮分力而不能同時考慮合力。
1.力的合成
(1)力的合成的本質(zhì)就在于保證作用效果相同的前提下,用一個力的作用代替幾個力的作用,這個力就是那幾個力的“等效力”(合力)。力的平行四邊形定則是運(yùn)用“等效”觀點(diǎn),通過實(shí)驗總結(jié)出來的共點(diǎn)力的合成法則,它給出了尋求這種“等效代換”所遵循的規(guī)律。
(2)平行四邊形定則可簡化成三角形定則。由三角形定則還可以得到一個有用的推論:如果n個力首尾相接組成一個封閉多邊形,則這n個力的合力為零。
(3)共點(diǎn)的兩個力合力的大小范圍是
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
(4)共點(diǎn)的三個力合力的最大值為三個力的大小之和,最小值可能為零。
【例1】物體受到互相垂直的兩個力F1、F2的作用,若兩力大小分別為5N、5N,求這兩個力的合力.
解析:根據(jù)平行四邊形定則作出平行四邊形,如圖所示,由于F1、F2相互垂直,所以作出的平行四邊形為矩形,對角線分成的兩個三角形為直角三角形,由勾股定理得:
N=10N
合力的方向與F1的夾角θ為:
θ=30°
2.力的分解
(1)力的分解遵循平行四邊形法則,力的分解相當(dāng)于已知對角線求鄰邊。
(2)兩個力的合力惟一確定,一個力的兩個分力在無附加條件時,從理論上講可分解為無數(shù)組分力,但在具體問題中,應(yīng)根據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的效果來分解。
【例2】將一個力分解為兩個互相垂直的力,有幾種分法?
解析:有無數(shù)種分法,只要在表示這個力的有向線段的一段任意畫一條直線,在有向線段的另一端向這條直線做垂線,就是一種方法。如圖所示。
(3)幾種有條件的力的分解?
①已知兩個分力的方向,求兩個分力的大小時,有唯一解。
②已知一個分力的大小和方向,求另一個分力的大小和方向時,有唯一解。
③已知兩個分力的大小,求兩個分力的方向時,其分解不惟一。
④已知一個分力的大小和另一個分力的方向,求這個分力的方向和另一個分力的大小時,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。
(4)用力的矢量三角形定則分析力最小值的規(guī)律:
①當(dāng)已知合力F的大小、方向及一個分力F1的方向時,另一個分力F2取最小值的條件是兩分力垂直。如圖所示,F(xiàn)2的最小值為:F2min=Fsinα
②當(dāng)已知合力F的方向及一個分力F1的大小、方向時,另一個分力F2取最小值的條件是:所求分力F2與合力F垂直,如圖所示,F(xiàn)2的最小值為:F2min=F1sinα?
③當(dāng)已知合力F的大小及一個分力F1的大小時,另一個分力F2取最小值的條件是:已知大小的分力F1與合力F同方向,F(xiàn)2的最小值為|F-F1|
(5)正交分解法:?
把一個力分解成兩個互相垂直的分力,這種分解方法稱為正交分解法。
用正交分解法求合力的步驟:
①首先建立平面直角坐標(biāo)系,并確定正方向
②把各個力向x軸、y軸上投影,但應(yīng)注意的是:與確定的正方向相同的力為正,與確定的正方向相反的為負(fù),這樣,就用正、負(fù)號表示了被正交分解的力的分力的方向
③求在x軸上的各分力的代數(shù)和Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù)和Fy合
④求合力的大小
合力的方向:tanα=(α為合力F與x軸的夾角)
【例3】質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下,在水平地面上做勻速運(yùn)動.已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為,那么木塊受到的滑動摩擦力為下列各值的哪個?A.mgB.(mg+Fsinθ)
C.(mg+Fsinθ)D.Fcosθ
解析:木塊勻速運(yùn)動時受到四個力的作用:重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力F.沿水平方向建立x軸,將F進(jìn)行正交分解如圖(這樣建立坐標(biāo)系只需分解F),由于木塊做勻速直線運(yùn)動,所以,在x軸上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y軸上向上的力等于向下的力(豎直方向二力平衡).即
Fcosθ=F①
FN=mg+Fsinθ②
又由于F=FN③
∴F=(mg+Fsinθ)故B、D答案是正確的.
三、綜合應(yīng)用舉例
【例4】水平橫粱的一端A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪B,一輕繩的一端C固定于墻上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m=10kg的重物,∠CBA=30°,如圖甲所示,則滑輪受到繩子的作用力為(g=10m/s2)
A.50NB.50NC.100ND.100N
解析:取小滑輪作為研究對象,懸掛重物的繩中的彈力是T=mg=10×10N=100N,故小滑輪受繩的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N,分析受力如圖(乙)所示.∠CBD=120°,∠CBF=∠DBF,∴∠CBF=60°,⊿CBF是等邊三角形.故F=100N。故選C。
【例5】已知質(zhì)量為m、電荷為q的小球,在勻強(qiáng)電場中由靜止釋放后沿直線OP向斜下方運(yùn)動(OP和豎直方向成θ角),那么所加勻強(qiáng)電場的場強(qiáng)E的最小值是多少?
解析:根據(jù)題意,釋放后小球所受合力的方向必為OP方向。用三角形定則從右圖中不難看出:重力矢量OG的大小方向確定后,合力F的方向確定(為OP方向),而電場力Eq的矢量起點(diǎn)必須在G點(diǎn),終點(diǎn)必須在OP射線上。在圖中畫出一組可能的電場力,不難看出,只有當(dāng)電場力方向與OP方向垂直時Eq才會最小,所以E也最小,有E=
【例6】A的質(zhì)量是m,A、B始終相對靜止,共同沿水平面向右運(yùn)動。當(dāng)a1=0時和a2=0.75g時,B對A的作用力FB各多大?
解析:一定要審清題:B對A的作用力FB是B對A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。
當(dāng)a1=0時,G與FB二力平衡,所以FB大小為mg,方向豎直向上。
當(dāng)a2=0.75g時,用平行四邊形定則作圖:先畫出重力(包括大小和方向),再畫出A所受合力F的大小和方向,再根據(jù)平行四邊形定則畫出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg,方向與豎直方向成37o角斜向右上方。
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高一物理《力的合成》復(fù)習(xí)學(xué)案
高一物理《力的合成》復(fù)習(xí)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.能從力的作用效果來理解合力和分力的概念,體會等效替代的物理思想。
2.掌握運(yùn)用平行四邊形定則,知道合力的大小和分力夾角的關(guān)系
3.會用作圖法和直角三角形的知識求共點(diǎn)力的合力。
4.能應(yīng)用力的合成知識分析日常生活中的有關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】等效替代物理思想,用力的合成知識解決實(shí)際問題。
【知識回顧】
1、合力、分力:當(dāng)一個物體_____________的共同作用時,我們常??梢郧蟪鲞@樣一個力,這個力產(chǎn)生的_____跟原來幾個力的_______相同,這個力就叫做那幾個力的合力,原來的幾個力叫做分力。
2、力的合成:___________________________的過程,叫做力的合成。
3、平行四邊形定則:,這個法則叫做平行四邊形定則。
4.兩個共點(diǎn)力的合成
|F1-F2|≤F合≤F1+F2,即兩個力大小不變時,其合力隨夾角的增大而減小,當(dāng)兩力反向時,合力最??;當(dāng)兩力同向時,合力最大.
5.三個共點(diǎn)力的合成
(1)最大值:三個力共線且同向時,其合力最大,為F1+F2+F3.
(2)最小值:任取兩個力,求出其合力的范圍,如果第三個力在這個范圍之內(nèi),則三個力的合力的最小值為零,如果第三個力不在這個范圍內(nèi),則合力的最小值為最大的一個力減去另外兩個較小的力的大小之和.
6.幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成
7.力合成的方法
(1)作圖法
(2)計算法
若兩個力F1、F2的夾角為θ,如圖4所示,合力的大小可由余弦定理得到:
【習(xí)題專練】
一、合力和分力的關(guān)系典型習(xí)題精煉
1.兩個共點(diǎn)力一個F1=40N,另一個F2,它們的合力F=100N,則F2的大小可能是()
A.20N
B.40N
C.80N
D.160N
2.關(guān)于合力與分力,下列說法正確的是()
A.合力的大小一定大于每一個分力的大小
B.合力的大小至少大于其中一個分力
C.合力的大小可以比兩個分力都大,也可以比兩個分力都小
D.合力不能與其中一個分力相等
二、幾種特殊情況的力的合成典型習(xí)題精煉
1.小娟、小明兩人共提一桶水勻速前行,如圖所示,已知兩人手臂上的拉力大小相等且為F,兩人手臂間的夾角為θ,水和水桶的總重力為G,則下列說法中正確的是()
A.當(dāng)θ為120時,F(xiàn)=G
B.不管θ為何值,均有F=G2
C.當(dāng)θ=0時,F=G2
D.θ越大時,F(xiàn)越小
2.如圖所示,AO、BO、CO是完全相同的繩子,將鋼梁水平吊起,O點(diǎn)為這三根繩的結(jié)點(diǎn),若鋼梁足夠重時,繩子AO先斷,則()
A.θ=120°
B.θ>120°
C.θ<120°
D.不論θ為何值,AO總是先斷
3.有兩個大小恒定的共點(diǎn)力,它們的合力大小F與兩力之間夾角θ的關(guān)系如圖所示,則這兩個力的大小分別是()
A.3N和6N
B.3N和9N
C.6N和9N
D.6N和12N
4.水平橫梁的一端A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪B.一輕繩的一端C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m=10kg的重物,∠CBA=30,如圖所示,則滑輪受到繩子的作用力為()(g取10m/s2)
A.50N
B.100N
C.503√N(yùn)
D.1003√N(yùn)
三、根據(jù)平行四邊形定則、三角形定則求合力典型習(xí)題專練
1.物體受到兩個力F1和F2,F(xiàn)1=30N,方向水平向左;F2=40N,方向豎直向下.求這兩個力的合力F.兩個力的合力能簡單理解為兩力的數(shù)值之和嗎?
2.5個力同時作用于質(zhì)點(diǎn)m,此5個力大小和方向相當(dāng)于正六邊形的兩條邊和三條對角線,如圖所示,這5個力的合力為F1的()
A.3倍
B.4倍
C.5倍
D.6倍
3.如圖所示,大小分別為的三個力恰好圍成封閉的直角三角形(頂角為直角)。下列四個圖中,這三個力的合力最大的是()
A.
B.
C.
D.
知識歸納:
高一物理《力的合成》導(dǎo)學(xué)案
高一物理《力的合成》導(dǎo)學(xué)案
一、三維目標(biāo)
1.知識與技能
⑴掌握力的平行四邊形法則;
⑵初步運(yùn)用力的平行四邊形法則求解共點(diǎn)力的合力;
⑶會用作圖法求解兩個共點(diǎn)力的合力;并能判斷其合力隨夾角的變化情況,掌握合力的變化范圍。
2.過程與方法
⑴能夠通過實(shí)驗演示歸納出互成角度的兩個共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則;
⑵培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力。
3.情感態(tài)度與價值觀
⑴在實(shí)驗的過程中,掌握正確的方法,結(jié)果要符合實(shí)驗數(shù)據(jù);
⑵培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的求實(shí)精神;
⑶培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度。
二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)分析
1.重點(diǎn):本課的重點(diǎn)是通過實(shí)驗歸納出力的平行四邊形法則,這同時也是本章的重點(diǎn)。
2.難點(diǎn):對物體進(jìn)行簡單的受力分析、通過作圖法確定合力是本章的難點(diǎn)。
三、教學(xué)方法
1.關(guān)于矢量合成講解的教法
本課的重點(diǎn)是通過實(shí)驗歸納出力的平行四邊形法則,這同時也是本章的重點(diǎn).由于學(xué)生剛開始接觸矢量的運(yùn)算方法,在講解中需要從學(xué)生能夠感知和理解的日?,F(xiàn)象和規(guī)律出發(fā),理解合力的概念,從實(shí)驗現(xiàn)象總結(jié)出力的合成規(guī)律,由于矢量的運(yùn)算法則是矢量概念的核心內(nèi)容,又是學(xué)習(xí)物理學(xué)的基礎(chǔ),對于初上高中的學(xué)生來說,是一個大的飛躍,因此教學(xué)時,教師需要注意規(guī)范性,但是不必操之過急,通過一定數(shù)量的題目強(qiáng)化學(xué)生對平行四邊形定則的認(rèn)識。
由于力的合成與分解的基礎(chǔ)首先是對物體進(jìn)行受力分析,在前面力的知識學(xué)習(xí)中,學(xué)生已經(jīng)對單個力的分析過程有了比較清晰的認(rèn)識,在知識的整合過程中,教師可以通過練習(xí)做好規(guī)范演示。
2.關(guān)于作圖法求解幾個共點(diǎn)力合力的教法
在講解用作圖法求解共點(diǎn)力合力時,可以在復(fù)習(xí)力的圖示法基礎(chǔ)上,讓學(xué)生加深矢量概念的理解,同時掌握矢量的計算法則。
⑵注意圖示畫法的規(guī)范性,在本節(jié)可以配合學(xué)生自主實(shí)驗進(jìn)行教學(xué)。
3.共點(diǎn)力概念講解的教法
關(guān)于共點(diǎn)力的概念講解時需要強(qiáng)調(diào)不僅作用在物體的同一點(diǎn)的力是共點(diǎn)力,力的作用線相交于一點(diǎn)的也叫共點(diǎn)力。注意平行力于共點(diǎn)力的區(qū)分(關(guān)于平行力的合成請參考擴(kuò)展資料中的“平行力的合成與分解”),教師講解示例中要避開這例問題。
四、教學(xué)工具
多媒體儀器(以視頻方式演示實(shí)驗等)教學(xué)設(shè)計過程:
五、教學(xué)過程
1.新課引入
由“曹沖稱象”故事引入──等效替代思想
⑴通過對初中學(xué)過的單個力產(chǎn)生的效果,與兩個力共同作用的效果相同,引出共點(diǎn)力、合力和分力的概念,同時出示教學(xué)圖片,如:兩個人抬水、一根細(xì)線和兩根細(xì)線懸掛同一個物體。(圖片可以參見多媒體素材中的圖形圖像)
⑵提問:已知同一個物體由一根細(xì)線懸掛或由兩根細(xì)線懸掛,其效果怎么樣?能否等效替代?(教師講解時注意強(qiáng)調(diào):‘述力的時候,要同時說明大小和方向,體現(xiàn)力的矢量性)
教師引導(dǎo)學(xué)生得到正確答案后,總結(jié)出“同一直線上二力合成”的規(guī)律:
物體受幾個力共同作用,我們可以用一個力代替這幾個力共同作用,其效果完全相同,這個力叫那幾個力的合力。已知幾個力,求它們的合力叫力的合成。
指明:
(1)同一直線上,方向相同的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之和,方向跟這兩個力的方向相同。
(2)同一直線上,方向相反的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之差,合力的方向跟較大的力方向相同。
⑶提問、若兩個力不在同一直線上時,其合力大小又是多少?合力的方向怎樣?
教師出示投影和圖片:兩個學(xué)生抬水對比一個同學(xué)抬水,讓學(xué)生考慮:一個力的效果與兩個力的效果相同,考慮一下是否“合力總比分力大”?
2.新課教學(xué)
演示1:將橡皮筋固定在A點(diǎn),演示用兩個力F1、F2拉動橡皮筋到O點(diǎn),再演示用F力將橡皮筋拉到O點(diǎn),對比兩次演示結(jié)果,運(yùn)用力的圖示法將力的大小方向表示出來,為了讓學(xué)生更好的獲得和理解力的平行四邊性法則,在實(shí)驗前,教師可以設(shè)計F1、F2的大小為3N和4N,兩個力的夾角為90度,這樣數(shù)學(xué)計算比較簡單,學(xué)生很容易會發(fā)現(xiàn)F1、F2和F的關(guān)系滿足勾股定理,進(jìn)而得到力的平行四邊性定則,教師總結(jié):兩個互成角度的力的合力,可以用表示這兩個力的線段作鄰邊,作平行四邊形,所夾的對角線就表示合力的大小和方向。
如何進(jìn)行力的合成呢?請同學(xué)看下面實(shí)驗(多媒體展示和視頻文件展示)
(1)把放木板固定在黑板上,用圖釘把白紙定字再生放木塊上。
(2)用圖釘把橡皮條一端固定在A點(diǎn),結(jié)點(diǎn)自然狀態(tài)在O點(diǎn),結(jié)點(diǎn)上系著細(xì)繩,細(xì)繩的另一端系著繩套。
(3)用兩彈簧秤分別勾住繩索,互成角度地拉橡皮條,使結(jié)點(diǎn)到達(dá)O′點(diǎn)。讓學(xué)生記下O′的位置,用鉛筆和刻度尺在白紙上從O′點(diǎn)沿兩條細(xì)紙的方向畫線,記下F1、F2的力的大小。
(4)放開彈簧秤,使結(jié)點(diǎn)重新回到O點(diǎn),再用一只彈簧秤,通過細(xì)繩把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到O′,讀出彈簧秤的示數(shù)F,記下細(xì)繩的方向,按同一標(biāo)度作出F1、F2和F1的力的圖示。
(5)用三角板以F1、F2為鄰邊作平行四邊形,在誤差范圍內(nèi),F(xiàn)幾乎是F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對角線。
經(jīng)過前人們很多次的、精細(xì)的實(shí)驗,最后確認(rèn),對角線的長度、方向、跟合力的大小、方向一致,即對角線與合力重合,也就是說,對角線就表示F1、F2的合力。
(6)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗
觀察學(xué)生實(shí)驗情況,數(shù)據(jù)處理,要求操作的規(guī)范,遵從實(shí)驗結(jié)果,盡量把誤差減小到最小。
要求同學(xué)用平行四邊形法則作出F1與F2的合力,與實(shí)際合力對照,相距多遠(yuǎn),差距大不大。
總結(jié):可見互成角度的兩個力的合成,不是簡單的斤兩個力相加減,而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。這就要平行四邊形定則。以后我們還要利用這個定則進(jìn)行速度、加速度等的合成,只要是矢量的合成、就遵從平行四邊形定則。
如果在實(shí)驗中,對角線與合力相距比較遠(yuǎn),那就找一找原因,是否有錯誤操作,即使操作完全正確,也會有實(shí)驗誤差,也不會完全重合。
這種情況很正常,一個規(guī)律的得出要很多人在很長時間里,進(jìn)行許多此實(shí)驗才總結(jié)出來,并不是一次實(shí)驗就能得到。
⑵運(yùn)用平行四邊形定則求互成角度的兩個力的合力。
例:力F1=45N,方向水平向右。力F2=60N,方向豎直向上,用作圖法求解合力F的大小和方向。
解:選擇某一標(biāo)度,利用0.5cm的長度表示15N的力,作出力的平行四邊形,用刻度尺量出對角線的長度L,利用F=15N×即可求出。
教師要在黑板上板演示。
(1)鞏固訓(xùn)練:(出示投影片)
兩個力互成90°角,大小分別為45和60N,用作圖法求出合力的大小和方向。
(2)如果是三個共點(diǎn)力作用在物體上,又如何求他們的合力呢?為什么可以這樣求?
學(xué)生討論會得到:先求出任意兩個力的合力,再求出這個合力跟第三個力的合力,直到把所有的力都合成進(jìn)去,就得到其合力。因為每一次合成都遵從每兩力與其合力產(chǎn)生共同效果的思想,所以可以這樣合成。
(3)請同學(xué)完成P13的思考與討論。
提問,如果兩個分力F1.F2,他們的夾角不定,求其合力的范圍。(用作圖法)
同學(xué)們用作圖法得到:
Fmax=F1+F2(兩力夾角為0°)
Fmin=F1-F2(兩力夾角為180°,F(xiàn)合于大的方向一致)
夾角在0°──180°之間,后介于Fmin與Fmax之間。
總結(jié):1.兩個供電力的合力大于等于二力之差,小于等于二力之和。
2.合力F可大于某一分力,也可以小于某一分力。
小結(jié):互成角度的兩個力的合力F與這兩個力F1和F2是什么關(guān)系呢?
以F1和F2的力的圖示為一組鄰邊做平行四邊形,這個平行四邊形的對角線就可以表示合力F的大小和方向。
改變兩個力的夾角重做這個實(shí)驗,可以看出,上述的用平行四邊形的對角線來表示它們的合力都是成立的。
兩個互成角度的力,它們的合力小于這兩個力之和,大于這兩個力之差。這兩個力的夾角減小時合力增大。當(dāng)兩個力的夾角減小到0°時,兩個力變?yōu)橥粭l直線上同方向的,合力等于二力之和。這兩個力的夾角增大時,合力減小,夾角增大到180°時,這兩個力變?yōu)橥恢本€上,方向相反,合力等于二力之差。所以,上一節(jié)我們所學(xué)的同一直線上二力的合成問題是今天所學(xué)的知識的特殊情況。
六、板書設(shè)計
第四節(jié)力的合成
1.幾個概念
(1)合力與分力:
注:合力與分力只是等效替代
(2)力的合成:求幾個力的合力。
(3)共點(diǎn)力:作用在物體同一點(diǎn)或者作用線相交于同一點(diǎn)的幾個力
2.同一直線上力的合成
(1)兩個分力方向相同F(xiàn)=F1+F2
(2)兩個分力方向相反F=F2-F1
3.互成角度的力的合成
滿足平行四邊形定則
|F1-F2|≤F合≤F1+F2
高一物理《力的分解》復(fù)習(xí)學(xué)案
高一物理《力的分解》復(fù)習(xí)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.理解力的分解概念,強(qiáng)化“等效替代”的物理思想。
2.理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。
3.會用作圖法和直角三角形的知識求分力。
4.掌握一般情況下力的分解要根據(jù)實(shí)際需要來確定分力的方向,能應(yīng)用力的分解知識分析日常生活中的有關(guān)問題。
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】力的分解概念,用力的分解知識解決實(shí)際問題。
【知識回顧】
一、力的分解
1.定義:求一個力的的過程.
力的分解是的逆運(yùn)算.
2.遵循的原則
(1)定則.(2)三角形定則.
3.分解方法
(1)效果分解法.如圖3所示,物體重力G的兩個作用效果,一是使物體沿斜面下滑,二是使物體壓緊斜面,這兩個分力與合力間遵循平行四邊形定則,其大小分別為
G1=Gsinθ,G2=Gcosθ.
按力的作用效果分解(思路圖)
(2)正交分解法.
(1)定義:將已知力按互相垂直的兩個方向進(jìn)行分解的方法.
(2)建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn),在靜力學(xué)中,以少分解力和容易分解力為原則(使盡量多的力分布在坐標(biāo)軸上);在動力學(xué)中,往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系.
(3)方法:物體受到多個力F1、F2、F3、…作用,求合力F時,可把各力向相互垂直的x軸、y軸分解.
x軸上的合力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y軸上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
【習(xí)題專練】
一、力的分解概念典型習(xí)題精煉
1、如圖所示,將光滑斜面上物體的重力mg分解為F1、F2兩個力,下列結(jié)論正確的是()
A.F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力,F2是物體對斜面的正壓力
B.物體受mg、FN、F1、F2四個力作用
C.物體只受重力mg和彈力FN和摩擦力Ff的作用
D.力FN、F1、F2三個力的作用效果跟mg、FN兩個力的作用效果相同
2、關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系,下列說法中錯誤的是()
A.合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果相同
B.合力的大小一定等于兩個分力的代數(shù)和
C.合力可能小于它的任一分力
D.合力大小可能等于某一分力的大小
3、如圖所示,重力為G的物體靜止在傾角為α的斜面上,將重力G分解為垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2,那么()
A.F1不是物體對斜面的壓力
B.F2就是物體受到的靜摩擦力
C.物體對斜面的壓力方向與F1的方向相同,大小為Gcosα
D.物體受到重力、斜面對物體的支持力、靜摩擦力、F1和F2五個力的作用
第三部分:力的分解的應(yīng)用典型習(xí)題精煉,小組討論5分鐘,教師指導(dǎo)
1、在災(zāi)后救援行動中,千斤頂發(fā)揮了很大作用,如圖所示為剪式千斤頂,當(dāng)搖動把手時,螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)膬杀劭繑n,從而將汽車頂起。當(dāng)車輪剛被頂起時汽車對千斤頂?shù)膲毫?.0×105N,此時千斤頂兩臂間的夾角為120,則下列判斷正確的是()
A.此時兩臂受到的壓力大小均為1.0×105N
B.此時兩臂受到的壓力大小均大于1.0×105N
C.若繼續(xù)搖動把手,兩臂受到的壓力將增大
D.若繼續(xù)搖動把手,兩臂受到的壓力將減小
2、如圖所示,拖拉機(jī)拉著耙耕地,拉力F與水平方向成α角,若將該力沿水平和豎直方向分解,則它的水平分力和豎直分力分別為()
A.FsinαFcosα
B.FcosαFsinα
C.Ftanα
D.
F
tanα
Ftanα
3、如圖所示,細(xì)繩MO與NO所能承受的最大拉力相同,長度MONO,則在不斷增加重物G的重力過程中(繩OC不會斷)()
A.ON繩先被拉斷
B.OM繩先被拉斷
C.ON繩和OM繩同時被拉斷
D.條件不足,無法判斷
4、如圖所示,光滑斜面的傾角為θ,有兩個相同的小球,分別用光滑擋板A、B擋住。擋板A沿豎直方向,擋板B垂直斜面。試求:
(1)兩擋板受到小球壓力大小之比;
(2)斜面受到兩小球壓力大小之比。
5、有些人,比如電梯修理員、牽引專家和賽艇運(yùn)動員,常需要知道繩或金屬線中的張力,可又不可能到那些繩、線的自由端去測量。一個英國公司制造出一種夾在繩子上的儀表,用一個杠桿使繩子的某中點(diǎn)有一個微小偏移量,如圖所示。儀表很容易測出垂直于繩的恢復(fù)力,推導(dǎo)一個能計算繩中張力的公式。如果偏移量為12mm,恢復(fù)力為300N,計算繩中張力。
第四部分:力的正交分解法典型習(xí)題精煉
1.已知直角坐標(biāo)系所在的平面內(nèi)有一個大小為10N的力作用于O點(diǎn),該力與x軸正方向間的夾角為30°,與y軸正方向之間的夾角為60°?,F(xiàn)將它分解到x軸和y軸方向上,則()
A.Fx=5N,F(xiàn)y=5N
B.Fx=5
高一物理《力的分解》教學(xué)設(shè)計
俗話說,凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎?考慮到您的需要,小編特地編輯了“高一物理《力的分解》教學(xué)設(shè)計”,相信能對大家有所幫助。
高一物理《力的分解》教學(xué)設(shè)計課題
摩擦力
教
學(xué)
目
的
一、知識目標(biāo):
1、知道滑動摩擦力產(chǎn)生的條件,會判斷滑動摩擦力的方向。
2、知道滑動摩擦力的大小跟什么有關(guān),知道滑動摩擦力跟壓力成正比。
3、知道凈摩擦力產(chǎn)生的條件,會判決靜摩擦力的方向,知道最大靜摩擦力。
二、能力目標(biāo):
通過學(xué)生自己實(shí)驗,培養(yǎng)學(xué)生分析問題,解決問題的能力。
三、德育目標(biāo):
在研究問題時,要突出主要矛盾,忽略次要因素的思維方法。
學(xué)
法引導(dǎo)
利用實(shí)驗演示、分組,通過現(xiàn)象找本質(zhì)。對摩擦力的規(guī)律及相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢的判定,則需通過教師的歸納總結(jié)。動摩擦力、靜摩擦力可通過對比教學(xué)進(jìn)行。
重點(diǎn)
難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):
1、滑動摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律,并會用F摩=uFn解決具體問題
2、靜摩擦力產(chǎn)生的條件及規(guī)律,正確理解最大靜摩擦力的概念。
教學(xué)難點(diǎn):
1、正壓力FN的確定;2、靜摩擦力有無、大小的判定
教
具
帶繩的木塊、小鐵塊、彈簧秤(學(xué)生用,二人一組),學(xué)生自己一人備一塊小毛巾)
整
體
感
知
摩擦力是力學(xué)中三大性質(zhì)力之一,正確認(rèn)識摩擦力對后面知識的學(xué)習(xí)有著至關(guān)重要的作用。因此在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)重、難點(diǎn),師生共同設(shè)計實(shí)驗,用實(shí)驗進(jìn)行研究,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗、觀察、操作能力,培養(yǎng)學(xué)生正確的認(rèn)識能力。要讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識的同時,掌握科學(xué)研究方法提高科學(xué)素養(yǎng)。
教
學(xué)
過
程
教
學(xué)
過
程
教
學(xué)
過
程
教
學(xué)
過
程
教
學(xué)
過
程
一、導(dǎo)入新課
同學(xué)們,在桌子上給文具盒一個初速度,文具盒最終會停下來,這說明什么問題?
學(xué)生答:有阻礙它前進(jìn)的力。
師問:那這個力是誰給的,在什么情況下產(chǎn)生這個力呢?
引導(dǎo)回答:與桌面接觸,且有相對滑動,才產(chǎn)生這個力。
師:對,這就是初中已經(jīng)有了的概念,滑動摩擦力。今天,我們將進(jìn)一步學(xué)習(xí)有關(guān)摩擦力的知識。
二、新課教學(xué)
(一)用投影片出示學(xué)習(xí)目標(biāo):
1、知道滑動摩擦力產(chǎn)生的條件,會正確判決滑動摩擦力的方向。
2、理解滑動摩擦定律和公式,會用F=uFn計算有關(guān)題目。
3、知道摩擦因數(shù)u的大小與接觸面的材料和粗糙程度有關(guān)。
4、知道靜摩擦力產(chǎn)生的條件,并知道有最大值、且比滑動摩擦力稍大。
(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程
1、滑動摩擦
板書剛才學(xué)生的總結(jié):
滑動摩擦力:相互接觸的兩物體,一個物體在另一物體表面相對滑動時受到的阻礙它相對滑動的力。
【學(xué)生實(shí)驗1】:讓學(xué)生用彈簧秤拉著木塊在桌面上緩慢運(yùn)動,保證彈簧秤的示數(shù)不變。就可以維持木塊勻速前進(jìn),這時物塊和桌面的滑動摩擦力是多大?方向如何?
【學(xué)生實(shí)驗2】:再在木塊上加一鐵塊,同樣維持物塊勻速前進(jìn)。這時滑動摩擦力變了嗎?說明什么道理?
學(xué)生回答:滑動摩擦力變大,說明滑動摩擦力的大小跟兩物體之間的正壓力有關(guān),且正壓力越大,滑動摩擦力越大。
【學(xué)生實(shí)驗3】:更換實(shí)驗條件,把木塊放在毛巾上拉動,同樣維持其勻速運(yùn)動,觀察彈簧秤的示數(shù),發(fā)現(xiàn)比在桌面上的要大,說明什么問題?
引導(dǎo)學(xué)生答:說明接觸面越粗糙,滑動摩擦力越大。
老師歸納:經(jīng)實(shí)驗證明,滑動摩擦力的大小與相互之間的正壓力FN成正比,還與接觸面的粗糙程度、材料有關(guān)。關(guān)系式表達(dá)為F=μFN,μ是動摩擦因數(shù),由接觸面的材料和粗糙程度決定,是沒有單位的,μ是F與FN的比值。
滑動摩擦力的放向總是與接觸面相切,且與相對運(yùn)動方向相反。
2、知識反饋性練習(xí)(出示投影片)
(1)關(guān)于滑動摩擦力,下列說法正確的是:
A、物體在支持面上的滑動速度越大,滑動摩擦力也一定越大;
B、滑動摩擦力的方向一定與物體相對支持面的滑動方向相反;
C、接觸面的滑動摩擦系數(shù)越大,滑動摩擦力也越大;
D、滑動摩擦力的方向與物體運(yùn)動方向相反。
(2)用100N的力在水平方向勻速推動重500N的箱子,那接觸面的滑動摩擦力是多大?μ值為多大?
師生共評每一句話的錯誤在哪里?應(yīng)該怎樣理解。
強(qiáng)調(diào):滑動摩擦力的方向與物體相對接觸面的運(yùn)動方向相反,而不能說與物體運(yùn)動方向相反。
3、滾動摩擦:一個物體在另一個物體表面滾動時產(chǎn)生的摩擦。
〖提問〗:車輪、滾動軸承為什么都做成圓的?
引導(dǎo)學(xué)生答:因為滾動摩擦要比滑動摩擦小得多。
4、靜摩擦:
〖提問〗:把一個很重的鐵球放在地上,一只小螞蟻能不能推動?
學(xué)生:推不動。
〖提問〗:如果地面是光滑的呢?
學(xué)生:有的認(rèn)為推動,有的認(rèn)為推不動。
老師強(qiáng)調(diào):到底推動推不動?
學(xué)生甲:推動推不動,不是看鐵球的重要,要看與地面的摩擦力有多大?比如一輛汽車,兩三個人搬不動,但可以推得動。
老師:對,分析得太好了。在水平地面上是否推動物體,不取決于這個物體重量的大小。如果地面光滑,重力不會影響水平方向的運(yùn)動,如果地面粗糙,推力大于物體與地面間的最大凈摩擦力,就推得動,下面我們來研究靜摩擦力。
(1)教師演示:用力推講桌。
①開始用很小的推力,推不動,分析講桌受力情況。
②再用稍大的力推,還靜止不動,分析受力情況
③繼續(xù)增大推力,講桌開始運(yùn)動,分析受力情況。
分析:講桌在推力作用下相對地面靜止,但在沿這個力的方向上有相對運(yùn)動趨勢,就是因為講桌跟地板之間發(fā)生了摩擦。這個摩擦力和推力都作用在講桌上,他們的大小相等,方向相反,彼此平衡,因此講桌保持不動,這時發(fā)生的摩擦叫靜摩擦。靜摩擦力的方向總是跟接觸面相切,跟物體相對運(yùn)動趨勢的方向相反。
〖提問〗:那靜摩擦力的大小如何確定呢?有什么規(guī)律呢?請同學(xué)們自己動作實(shí)驗得出結(jié)論。
學(xué)生兩人一組,木塊靜止地放毛巾上,開始用較小的力拉木塊,木塊靜止,記下拉力大小,慢慢增加拉力,木塊仍靜止,記下拉力的大小。繼續(xù)增大拉力,木塊剛開始動,記下拉力的大小。然后保持勻速運(yùn)動,記下拉力的大小。
出示投影片、填表過程
測力計
讀數(shù)
拉力
方向
摩擦力大小
摩擦力
方向
1
靜摩擦力1
2
靜摩擦力2
3
最大靜摩擦力
4
滑動摩擦力
結(jié)論:最大靜摩擦力就是物體剛開始運(yùn)動時所需的最小推力。
是實(shí)驗得到:靜摩擦力隨著推理的增大而增大,它的極限值就是最大靜摩擦力??梢姡o摩擦力是一個變力,變化范圍為:0<F靜≤Fmax
(2)靜摩擦力的作用
拿在手中的東西不會滑落
把線織成布,用布縫衣服,也是靠紗線之間的靜摩擦力的作用。
(3)反饋練習(xí):(出示投影片)
斜面上有一物體,質(zhì)量為m,在斜面上靜止不動,m受摩擦力嗎?為什么?
三、小結(jié)