2021学年第4章 力与平衡第2节 力的分解教案设计

这是一份2021学年第4章 力与平衡第2节 力的分解教案设计，共10页。教案主要包含了教材分析，教学目标与核心素养，物理观念，科学思维，科学探究，科学态度与责任，教学重难点，教学重点等内容，欢迎下载使用。

【教材分析】
本节课选自鲁科版必修一第4章第2节，是继《科学探究：力的合成》之后，学生再次利用平行四边形定则处理矢量问题，对力的矢量性、合力与分力的关系的进一步加深理解和应用，是本章的一个重点。力的分解在牛顿运动定律、物体平衡的理解和应用中起着重要作用，所以本节不仅是下一章学习的基础，还为“运动的合成与分解”做了思想和方法上的准备。
【教学目标与核心素养】
【物理观念】理解力的分解是力的合成的逆运算；能应用力的分解分析生产生活中的问题。
【科学思维】体会“等效替代”的物理思想在力的分解中的运用。
【科学探究】引导学生根据问题需要利用平行四边形或三角形定则对力进行分解。
【科学态度与责任】养成分析问题和解决问题的科学态度；培养学生将所学知识应用于生产生活的意识。
【教学重难点】
【教学重点】理解力的分解是力的合成的逆运算，利用平行四边形进行力的分解；会运用力的分解解决日常生活的有关问题。
【教学难点】分解时分力方向的确定。
【教学过程】
【导入新课】
为拉出深陷泥坑的汽车，可将绳子的一端绑在树上，另一端和汽车相连，并使绳子绷紧，然后在绳子中间用垂直于绳子的较小的力拉绳，就可把汽车拉出。
F
思考：这样做的原理是什么？（引出本节主题——力的分解）
【新课讲授】
一、力的分解
F
1
2
F
力的合成
分力
合力
力的分解
1、结论：力的分解是力的合成的逆运算。
2、力的分解同样遵守平行四边行定则。
力F为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力。
[判断正误]
（1）一个力F分解为两个力、，则、共同作用的效果与F相同。（ ）
（2）一个力F和它的两个分力都是物体实际受到的力。（ ）
（3）力F的大小为，它的一个分力的大小为，则另一个分力一定大于。（ ）
1．力的分解的原则及基本思路
（1）分解原则：根据力的作用效果确定分力的方向，然后再画出力的平行四边形。
（2）基本思路：
思考：一个力F可以有多少组分力？
A
F
O
【提示】一条对角线可作出无数个平行四边形
结论：不加限制条件，一个力可分解为无数组不同的分力
进一步提出问题：实际应用中，该如何分解力F？（引出力的正交分解）
二、力的正交分解
以拉箱子为例
思考：拉力对箱子产生什么样的效果？
拉力效果一：水平向前拉箱子 拉力效果二：竖直向上提箱子
根据效果将拉力分解到水平和竖直两个相互垂直的方向
F
Fx
Fy
θ
思考：如何分解静止在斜面上物块的重力？
重力效果一：使物体沿斜面下滑 重力效果二：使物体压紧斜面
将重力分解到沿斜面和垂直斜面这两个相互垂直的方向
θ
θ
G2
G1
G
【总结】这两种分解方法有什么样的特点？
生：都将力分解到两个相互垂直的方向。
师：我们把这种分解力的方法叫做“正交分解法”。
力的正交分解：把一个力分解为两个互相垂直的分力的分解方法。
【练习】选择一个坐标轴，将力F分解为两个轴上的相互垂直的分力
F

O
y
FX
Fy

【练习】求、、、这四个力的合力。（通过该练习，让学生体会正交分解法是求解多个力合力最有效的方法）
学生提出【计算法】，需要两两分力依次合成，最终还需要对找到的合力利用三角函数关系计算，这种方法运算太复杂。
思考：如何更简单、更有效的求解多个力的合力？（引出正交分解法）
【步骤引导】
①建立直角坐标系。以共点力的作用点为原点，以水平方向或物体运动的方向为x轴（使尽量多的力在坐标轴上）
②正交分解各力。将各力投影在坐标轴上，分别求出坐标轴上各力投影的合力。
F1
F2
F3
F4
O
y
α
β
F4y
F4x
F3x
F3y

学生体会这两种方法的优缺点，得出结论：多个力合成时，正交分解法可以更有效地进行合成。
力的正交分解的方法和步骤归纳总结如下
三、力的分解的应用
1、回归课堂的引入环节，思考：为什么用一根绳子就能把深陷泥坑的汽车拉出么？
引导学生分析拉力在两根绳子上产生的分力，并作图表示。
F
F2
F1
F1
F2
得出原因：施加的较小的力可在绳子上分解成较大的两个力，使绳对车产生很大的拉力，从而把汽车拉出。
2、力的分解这一知识点应用在日常生活的方方面面，举例并分析。
上山的路一般修成盘山公路 高架桥要建造很长的引桥
（分析原因）

G2
G1
斜面越陡，倾角 越大 。将重力正交分解，得到两分力

上坡时，需要克服的阻碍作用 下坡时，产生使车下滑的效果
结论：修建盘山公路和很长的引桥是为了减小坡度，使车上坡更容易，下坡更安全。
3、感受夹角对分力的影响
两只手拉橡皮筋，使钩码静止。
思考：保证钩码状态不变，增大橡皮筋间的夹角，感受两手所用的力是增大了还是减少了？
引导学生画出分析过程，得出结论。
G
结论：合力一定,两等大分力随它们之间夹角的增大而增大
【练习巩固】
思考：为什么斧刃越薄越好用？（力的分解的实际应用，加深学生对知识的理解和巩固）
分析：角越小（即斧刃越薄），就越大。
【达标检测】
[素养达标]
1.如图所示，将光滑斜面上的物体的重力分解为、两个力，下列结论正确的是（ ）
A．是斜面作用在物体上使物体下滑的力，是物体对斜面的正压力
B．物体受、N、、四个力作用
C．物体只受重力和弹力N的作用
D．N、、三个力的作用效果跟、N两个力的作用效果不相同
解析：、都作用在物体上，施力物体都是地球，选项A错误；斜面光滑，所以物体只受重力和弹力N的作用，故选项C正确；、是重力的两个分力，它们是等效替代的关系，效果相同，不能说物体受4个力的作用，所以选项B、D错误。
答案：C
2．把一个力分解为两个力时（ ）
A．一个分力变大时，另一个分力一定要变小
B．两个分力不能同时变大
C．无论如何分解，两个分力不能同时小于这个力的一半
D．无论如何分解，两个分力不能同时大于这个力的2倍
解析：设把一个力F分解为、两个分力，当、在一条直线上且方向相反时，则有，当变大时，也变大，A、B错．、可以同时大于F的2倍，D错。当将F沿一条直线分解为两个方向相同的力、时，则有，可知F1、F2不可能同时小于，C对。
答案：C
3．(2019·北京东城区高一第一学期期末)作用在同一个物体上的两个共点力，它们的方向之间的夹角是，其中一个力大小是，合力大小是，则另一个力大小为（ ）
A．B．
C．D．
解析：根据平行四边形定则得，因为它们之间的夹角是，所以，故B正确，A、C、D错误。
答案：B
4.(2019·北京人大附中高一期末)如图所示，将一个大小为的力F沿相互垂直的x轴和y轴分解。已知力F与x轴的夹角，则力F在x轴上的分力Fx的大小为（ ）
A．B．
C．D．
解析：将一个大小为的力F沿相互垂直的x轴和y轴分解．力F与x轴的夹角，根据三角形知识，则力F在x轴上的分力的大小为：，故选B。
答案：B
5.如图所示，将大拇指倾斜按在水平桌面上向前推(仍静止不动)，此推力大小为，方向斜向下，与水平方向成角，则大拇指对桌面的压力和摩擦力分别多大( )
A．，B．，
C．，D．，
解析：将推力F沿两个效果方向分解，即水平向右和竖直向下，分解如图，则：，，即大拇指对桌面的压力，对桌面的摩擦力为。
答案：B