力的分解导学案.docx
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1、力的分解导学案力的分解学案 力的分解学案一、应用图解法分析动态问题问题情境所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或改变状况,作一些较为困难的定性分析,从图形上一下就可以看出结果,得出结论例1用细绳AO、BO悬挂一重物,BO水平,O为半圆形支架的圆心,悬点A和B在支架上悬点A固定不动,将悬点B从图1所示位置渐渐移到C点的过程中,试分析OA绳和OB绳中的拉力改变状况 要点提炼解决动态问题的一般步骤:1进行受力分析对物体进行受力分析,一般状况下物体只受三个力:一个是恒力,大小方向均不变;另外两个是变力,一个是方向不变的力,另一个是方向变更的力在这一步骤中要明确这些力2画三力平衡图由三力
2、平衡学问可知,其中两个变力的合力必与恒力等大反向,因此先画出与恒力等大反向的力,再以此力为对角线,以两变力为邻边作出平行四边形若采纳力的分解法,则是将恒力按其作用效果分解,作出平行四边形3分析改变状况分析方向改变的力在哪个空间内改变,借助平行四边形定则,推断各力改变状况图2变式训练1如图2所示,肯定质量的物块用两根轻绳悬在空中,其中绳OA固定不动,绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动,则在绳OB由水平转至竖直的过程中,绳OB的张力的大小将()A始终变大B始终变小C先变大后变小D先变小后变大二、力的正交分解法问题情境1概念:将物体受到的全部力沿已选定的两个相互垂直的方向分解的方法,是处理相对困难
3、的多力的合成与分解的常用方法2目的:将力的合成化简为同向、反向或垂直方向的分力,便于运用一般代数运算公式解决矢量的运算,“分解”的目的是为了更好地“合成”3适用状况:适用于计算三个或三个以上力的合成4步骤(1)建立坐标系:以共点力的作用点为坐标原点,直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上图3(2)正交分解各力:将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上,并求出各分力的大小,如图3所示(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和,即:FxF1xF2xFyF1yF2y(4)求共点力的合力:合力大小FF2xF2y,合力的方向与x轴的夹角为,则tanFyFx,即arctanFyFx.图4例2如
4、图4所示,在同一平面内有三个共点力,它们之间的夹角都是120,大小分别为F120N,F230N,F340N,求这三个力的合力F.图5变式训练2如图5所示,质量为m的木块在推力F的作用下,在水平地面上做匀速运动已知木块与地面间的动摩擦因数为,那么木块受到的滑动摩擦力为()AmgB(mgFsin)C(mgFsin)DFcos三、力的分解的实际应用图6例3压榨机结构如图6所示,B为固定铰链,A为活动铰链,若在A处施另一水平力F,轻质活塞C就以比F大得多的力压D,若BC间距为2L,AC水平距离为h,C与左壁接触处光滑,则D所受的压力为多大?图7例4如图7所示,是木工用凿子工作时的截面示意图,三角形AB
5、C为直角三角形,C30.用大小为F100N的力垂直作用于MN,MN与AB平行忽视凿子的重力,求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大?图8变式训练3光滑小球放在两板间,如图8所示,当OA板绕O点转动使角变小时,两板对球的压力FA和FB的改变为()AFA变大,FB不变BFA和FB都变大CFA变大,FB变小DFA变小,FB变大例5如图9所示,在C点系住一重物P,细绳两端A、B分别固定在墙上,使AC保持水图9平,BC与水平方向成30角已知细绳最大只能承受200N的拉力,那么C点悬挂物体的重量最多为多少,这时细绳的哪一段即将被拉断? 【效果评估】1如图10所示,日光灯管用两悬绳吊在天花板上,设两
6、悬绳的拉力分别为F1、F2,其合力图10为F,则关于灯管受力的说法中正确的是()A灯管只受F1和F2的作用B灯管受F1、F2和F的共同作用C灯管受F1、F2、F和重力的共同作用D灯管受F1、F2和重力的共同作用2如图图1111所示,光滑斜面上物体重力mg分解为F1、F2两个力,下列说法中正确的是()AF1是斜面作用在物体上使物体下滑的力,F2是物体对斜面的压力B物体受到mg、FN、F1、F2四个力的作用C物体只受到重力mg和斜面的支持力FN的作用D力FN、F1、F2三力的作用效果与mg、FN两个力的作用效果相同3如图12所示,图12ABC为始终角劈形物体,将其卡于孔中,劈的斜面AB10cm,直
7、角边AC2cm.当用F100N的力沿水平方向推劈时,求劈的上侧面和下侧面产生的推力 4在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19N、40N、30N和15N,方向如图13所示,求它们的合力图13 参考答案解题方法探究一、例1见解析解析在支架上选取三个点B1、B2、B3,当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时,AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3,从图中可以直观地看出,FTA渐渐变小,且方向不变;而FTB先变小,后变大,且方向不断变更;当FTB与FTA垂直时,FTB最小变式训练1D二、例2F103N,方向与x轴负向的夹角为30解
8、析以O点为坐标原点,建立直角坐标系xOy,使Ox方向沿力F1的方向,则F2与y轴正向间夹角30,F3与y轴负向夹角30,如图甲所示先把这三个力分解到x轴和y轴上,再求它们在x轴、y轴上的分力之和FxF1xF2xF3xF1F2sinF3sin20N30sin30N40sin30N15NFyF1yF2yF3y0F2cosF3cos30cos30N40cos30N53N这样,原来的三个力就变成相互垂直的两个力,如图乙所示,最终的合力为:FF2xF2y152532N103N设合力F与x轴负向的夹角为,则tanFyFx53N15N33,所以30.变式训练2BD三、例3L2hF解析水平力F有沿AB和AC两
9、个效果,作出力F的分解图如图甲所示,Fh2L22hF,由于夹角很大,力F产生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F又产生两个作用效果,沿水平方向和竖直方向,如图乙所示甲乙FyLh2L2FL2hF.例41003N200N解析弹力垂直于接触面,将力F按作用效果进行分解如图所示,由几何关系易得,推开AC面的力为F1F/tan301003N.推开BC面的力为F2F/sin30200N.变式训练3B例5100NBC先断解析方法一力的合成法依据一个物体受三个力作用处于平衡状态,则三个力的随意两个力的合力大小等于第三个力大小,方向与第三个力方向相反,在图甲中可得出F1和F2的合力F合竖直向上,大小等于F,
10、由三角函数关系甲可得出F合F1sin30,F2F1cos30,且F合FG.设F1达到最大值200N,可得G100N,F2173N.由此可看出BC的张力达到最大时,AC绳的张力还没有达到最大值,在该条件下,BC段绳子即将断裂设F2达到最大值200N,可得G115.5N,F1231N200N.由此可看出AC的张力达到最大时,BC绳的张力已经超过其最大能承受的力在该条件下,BC段绳子早已断裂从以上分析可知,C点悬挂物体的重量最多为100N,这时细绳BC段即将拉断乙方法二正交分解法如图乙所示,将拉力F1按水平方向(x轴)和竖直方向(y轴)两个方向进行正交分解由力的平衡条件可得F1sin30FG,F1c
11、os30F2.F1F2;绳BC先断,F1200N.可得:F2173N,G100N.效果评估1D2.CD3500N490N438.2N,方向与F1夹角为45 力的分解教学案例 力的分解教学案例 一、教学目标: (一)学问与实力 1.使学生在力的合成的学问基础上,正确理解分力的概念,理解力的分解 的含义. 2.初步驾驭依据力的实际作用效果确定分力方向的原则,初步驾驭将一个 已知力分解为两个互成角度分力的方法. (二)过程与方法 1.在学习力的分解过程中,培育学生试验实力、视察实力,分析实力和概括实力. 2强化“等效替代”的方法 3培育运用数学工具解决物理问题的实力 (三)情感看法与价值观 培育学生
12、联系实际,探讨四周事物的习惯;并学会用所学物理学问解决实际问题 二、教学重点、难点 (1)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。 (2)如何判定力的作用效果及分力之间的确定 三、教学用具: 橡皮筋、薄塑料板、重物、录像带、自制支架受力装置、细绳等 四、教学方法: 试验法、探讨法、类比法、讲解法 五、课时支配:1课时 六、师生互动活动设计 老师利用录像提出实际问题,先给学生留下悬念,引发学生的学习爱好,由复习提问引入课题,通过几个试验让学生亲自感知力的实际效果,从而确定出两个分力的方向,化解了难点。然后运用平行四边形定则进行分解在分解力的同时,训练学生用作图法和计算法处理问
13、题,明确力分解的基本思路,解决本节课的重、难点问题 七、教学步骤: (一)、导入新课 录像公园滑梯、大桥引桥,盘山马路 师问为什么公园滑梯倾角较大而大桥要修很长的引桥来削减倾角? 学生探讨 师同学们先别急,学完今日这节课的内容你们就明白了。 (二)新课教学 板书第六节力的分解 师在学习新课之前,我们先来复习一下上节课的主要内容(老师在黑板画图) 如图甲,一个力用力F可以把一筒水渐渐地提起,图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一筒水渐渐地提起。那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?那么拉力F1,F2,F中哪一个力可以叫做另两个力的合力?推断的依据是什么?用什么方法可以求出这个
14、合力的大小和方向? (学生回答老师给以激励) 师:在日常生活和生产实际中往往会遇到跟上面状况相反的一类问题.例如, 演示在小黑板上事先固定好两根彩色橡皮绳,并在两绳结点处系上两根细线,请同学用一竖直向下的力把结点拉到O位置,如图1所示请学生视察此时拉力F产生的效果 图1图2 学生一个力同时拉伸了两根橡皮绳 师问那么能不能改用两个力同时作用于结点上而产生同样的效果呢? 演示请同学用沿BO方向的拉力特地拉伸OB,沿AO方向的拉力特地拉伸OA,当、分别为某适当值时,结点也被拉到O位置,如图2所示 师生分析、共同作用的效果与F作用的效果相同 师讲解前面我们学过,假如一个力产生的效果跟几个力共同产生的效
15、果相同,这个力就叫做那几个力的合力现在通过试验又清晰地看到与之相反的另一种状况:两个力共同产生的效果跟原来一个力产生的效果相同我们就把这两个力叫做原来那个力的分力,事实上也可以是几个力共同产生的效果与原来一个力产生的效果相同,这几个力就叫原来那个力的分力 (板书) 什么叫力的分解 (1)分力:几个力,假如它们产生的效果跟原来一个力产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力 讲解分力定义中的“原来”二字说明一个力跟它的几个力并不同时作用在物体上而是说,当它们分别作用到同一物体上时,产生的效果相同,可以相互替代因此,一个力跟它的分力是一种等效替代关系(老师举例说明) 求跟一个已知力等效的分力,
16、我们就称为力的分解 (板书)留意:几个分力与原来那个力是等效的,它们可以相互替代,并非同时并存 (2)力的分解:求一个已知力的分力叫力的分解 师:力的分解遵从什么法则呢?试比较图1、图2的试验和“互成角度的两 个力的合成”试验得出结论 (在学生回答的基础上,老师归纳) 师小结这两个试验尽管在试验装置上略有差异,但都是用橡皮筋的伸长来量度力的作用效果“互成角度的两个力的合成”试验是已知两个力求与它们等效的合力,图1、图2的试验则是已知一个力求与之等效的两个分力假如把图1、图2的试验步骤颠倒就成为“互成角度的两个力的合成”试验了可见力的分解同样适用平行四边形法则 (板书) 2、力的分解法则:平行四
17、边形法则(通过类比,得出力的分解法则) 老师以图1、图2试验为例,作出分解拉力的示意图 (通过试验,探讨并确认推断分力方向的原则) 师讲解前面是已知一个力的大小,方向,在事先确定了它的力的方向后,用平行四边形法则进行分解的假如没有两个方向这一条件的限制,仅仅知道一个力的大小和方向,能否进行分解呢? 分析同一对角线可作出多数个平行四边形,同一已知力若不加条件限制可分为多数对大小、方向不同的分力 提问什么状况下力的分解有惟一确定的解? (老师引导学生分析) 我们知道对于同一对角线可以作出多数个不同的平行四边形,表明同一个力可以分解为多数对大小,方向不同的分力,也可以说力的分解的答案是不确定的那么,
18、在实际应用中怎样分已知力呢?从拉橡皮筋的例子可以看到,我们是按拉力对实际作用效果来分解的这种依据力的作用效果来推断方向的方法有没有普遍意义呢?请看下面实例 (板书) 3、实例分析(老师引导学生通过自行设计的试验来分析感受一个力的不同的几个作用效果,并能依据力的实际作用效果来确定它的分力) 例:放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力F,这个力与水平面成角。确定F的两个分力F1、F2 图4图5 演示将一薄塑料板架在两个等高的支撑物上,形成一个悬空的平面,将一重物放在平面上,会视察到明显的形变。现给物体施加一个斜向上方的拉力F,学生视察力F产生的作用效果,如图3 学生描述在力F的作用下,薄塑料板弯曲
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