6. 力的分解公开课教案

《力的分解》教学设计

一、教材分析

《力的分解》是静力学中力的处理方法，是整个高中物理力学的基础之一，与力的合成内容相辅相承，本节课使用的是教科版高中物理必修1第2章力第6节《力的分解》。教科书是通过实例来说明，一个人用一只手举起杠铃和用两只手举起杠铃具有相同的效果，从而说明两只手与一只手力的作用效果相同；然后两只手的角度不同也可以举起说明分力的不唯一性，感官具体，因此我也在教学过程设计中特别强调用实例来引领学生，让学生观察和体感“力的实际效果”，从让学生学会根据效果来分解力。

二、学情分析

本节授课的对象是高一的学生，基础知识不是很扎实，学习能力也很有限。而力的分解及力的合成，是高中物理学习遇到的又一个重点难点，是今后矢量分析的基础，因此我以学生的认识水平为起点，由实例为依据由浅入深、由简入繁的具体的实例通过理想化方法转化为物理模型，通过学生的活动探究“按效果分解”来分解力，放手让学生做、学生讲，尽可能做到让学生在“活动”中学习，在“主动”中发展，在“合作”中增知，在“探究”中创新，充分体现学生学习的自主性。问题让学生自己去解决，规律让学生自己去发现，方法让学生自己去寻找，结果让学生自己去探究。

三、教学目标

知识与技能

（1）回顾力的合成的概念，从而提出力的分解的概念；

（2）理解力的分解是力的合成的逆运算，遵循平行四边形定则；

（3）初步明确“实际问题中，常见力的作用效果确定分力的方向”；

（4）初步掌握利用平行四边形定则，把常见力按效果进行分解。

过程与方法

（1）强化“等效替代”的思想。

（2）培养观察、实验能力。

（3）培养运用数学工具解决物理问题的能力。

（4）培养用物理语言分析问题的能力。

情感态度与价值观：

（1）通过联系生活实际情景，激发求知欲望和探究的兴趣。

（2）培育学生发表见解和与他人交流的意识，增强合作能力。

四、教学重难点

（1）按效果分解

（2）利用正交分解法分解

新课教学

【设问】：（回顾、铺垫）

什么是合力？什么是分力？什么叫力的合成？力的合成遵循什么法则？

【学生回答】：如果原来几个力产生的作用效果跟一个力产生的作用效果相同，这一个力就叫做原来那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。求几个力的合力的过程叫做力的合成。

力的合成遵循平行四边形定则。

引导学生】

而已知物体的合力求分力的过程，我们把它叫做力的分解。

（一）实验激趣，引入新课

演示实验：一根细线中间悬挂一重物，两手各执绳的一端。当两只手逐渐分开的过程中，会发生什么？

教师引导：原本可以承受物体的重力的细线，随着两段之间的夹角逐渐增大，却突然断掉，这是为什么？

通过演示实验，引起学生认知冲突，激发学生探究物理规律的兴趣，为《力的分解》的学习打下伏笔。

（二）建构概念——力的分解

1.展示图片，创设物理情景

教师利用多媒体展示人拉汽车、行李箱的图片，让学生回归到学生生活的情景。

教师设问引导学生思考：汽车和行李箱受到人什么方向力的作用？这个力对车和箱子有什么样的作用效果？

2.任务——探究作用效果

演示实验1：学生演示斜拉行李箱向前运动，学生在教师的引导下理解，斜向上拉动平面物体会产生水平向前的作用效果

演示实验2：利用小车代替行李箱，模拟拉箱的过程，用塑料板扩大小车的运动的范围，教师打开电子秤的电源，斜拉小车让其运动，让学生读数并记下运动前后的示数。教师可以先让学生记录小车没被拉动时的示数，然后观察物体受到斜向上的力作用后的示数，再进行比

较。

学生总结：这个斜向上的力产生两个作用效果：水平方向拉物体的效果（相当于F1）和竖直方向提物体的效果（相当于F2）。

教师追问：若要同F你可以用几个力来代替这个力对物体产生相同的作用效果吗？同时回忆分力和合力的概念。

3、教师引入力的分解的概念。

正如刚才的过程，求一个已知力的分力叫做力的分解。

学生思考：分力和合力能代替的前提是什么？

教师引导学生思考力的分解和力的合成的关系。力的分解前提是要“等效”，强调“等效替代”思想。（板书）当它们分别作用到同一物体上时，产生的效果相同，可以互相替代．因此，一个力跟它的分力是一种等效替代关系．力的合成遵循平行四边形法则，那么它的逆运算力的分解，同样也遵循平行四边形法则。

4.探究力的分解的多样性

教师在预备的学案里让学生自主探究：已知一个力的大小，方向，用平行四边形法则进行分解的．如果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？如图2所示，没有限制的情况下，同一条对角线可以作出多少个平行四边形？

学生通过自主探究得出结论。

教师用多媒体再次演示二维动画效果的图像，让学生深刻、直观地感受到力的分解的多样性。也可以说力的分解的答案是不确定的。

教师适时设问过渡到下个环节教学：既然没有限制，可以将一个确定的力分解为无数对大小、方向不同的分力。那么一个已知力究竟应该怎样进行分解呢？

在具体问题中，为了使力的分解有意义，对一个已知力可根据这个力产生的实际效果来进行分解的。那么，在实际应用中怎样分已知力呢？从之前的例子可以看到，我们是按拉力对实际作用效果来分解的．这种根据力的作用效果来判断方向的方法有没有普遍意义呢？

教师继续追问：力的作用效果有哪些呢？

学生回忆：发生形变和改变物体的运动状态，所以我们也是从这两个角度去找到力的实际效果。

（二）解决问题——如何进行力的分解

情景一：对斜向上拉力的分解

回归刚才的物理问题，明确情景一，如何分解斜向上的拉力。并在具体问题中讲授力的分解

的一般方法。

1.学生尝试分解力

如图所示，放在水平桌面上的物体受到斜向上方F 拉力的作用，拉力F与水平方向成θ角，请思考：应如何分解拉力F ？

学生拿出学案，尝试着做出两个分力的方向、平行四边形。可以让几个学生到黑板前画图，并用直角三角形的知识，求出两分力的大小。作图过程中，教师要指导学生学会作图的规范性，如：必须尺规作图、画图比例要适当，实虚线要标清，力的三要素表示清楚。

2.教师讲授力的分解的一般方法（可将拉力和推力一起分析）

教师将正确地规范地完成一次做图过程，并再次提醒学生在做图过程中要注意的细节教师讲授力分解的一般方法。由于这个斜向上的物体产生了两个效果：水平方向拉物体的效果（相当于F1）以及竖直方向提物体的效果（相当于F2）。根据这两个实际的作用效果，这个斜向上的力的两个分力方向就可以确定为水平方向和竖直方向。所以，方法是（1）根据力的作用效果确定两个分力的方向；（2）作平行四边形；（3）计算分力的大小。

3.从物理到生活，解决生活中的实际问题

其实，在日常生活和生产实际中，有很多运用力的分解的实例，在本设计中特别注重培养学生运用知识解决实际问题的能力，重庆是享誉国内外的“桥都”。在桥梁设计中就广泛应用了力的分解的知识。比如，我们熟悉的大佛寺大桥、双碑大桥、东水门大桥、以及石门大桥等，这些跨江大桥两边是一排排的斜拉绳索。教师设问引导学生思考：斜拉绳索起到什么作用？是装饰作用还是蕴含着物理原理呢？

学生小组讨论并分析出斜向上的拉力产生水平向右拉的分力和竖直向上的分力。教师进一步解释：原来这些斜索并非是为了装饰，它负责着吸收和分散桥面的压力，以一根绳索为例，在索塔的牵引下，它产生了斜向上的拉力，根据力的分解的原理，水平方向的分力会与对称绳索的水平分力抵消，而竖直分力会减轻桥面对下方桥墩的压力。同时索塔两侧的对称分布的斜拉索，对索塔产生一对对沿斜拉索方向的对称拉力，由于力的合成的原理，合力竖直向下，最终桥面主梁的重力最后传给了索塔下面的桥墩。因此承载重大，外观美丽的斜拉桥也成为重庆的景观之一。

情景二：对斜面上物体重力的分解

1．展示图片，再现情景

教师通过图片展示幼儿园滑梯，设问引导学生思考：幼儿园滑梯为什么要设计得比较陡？

把问题简化为，把一个物体放在斜面上，斜面的倾斜角为θ，物体受到竖直向下的重力G，

这个重力将对物体产生什么样的作用效果，应如何分解重力G ？

2.

实验探究，亲身感受

演示实验：教师将重物放于一个斜面上，提醒学生注意观察。

学生发现重物使斜面弯曲形变及物体下滑。

学生实验：在水平伸出的手掌上放一本书，然后使手倾斜，书下滑。

学生描述除感到手掌受到压力外，还明显感到书在沿手掌下滑，说明书所受的竖直向下的重力只产生了一个使它紧压手作用效果．当手掌倾斜时，书对手掌的作用效果类似于置于斜面上的物体对斜面的作用效果，我们除感到手掌受到压力外，还明显感到书在沿手掌下滑。

根据教师的演示实验及学生的体验活动，学生在学案上对斜面上物体的重力进行分解，通过重力的作用效果找到两分力的方向，并根据平行四边形法则并结合直角三角形的知识，求出两分力的大小，学生以小组为单位，指出错误的和不规范的受力图，一起总结。最后教师再次规范地演示一次做图过程，再次提醒学生在做图过程中要注意的细节。并深入讨论：倾角θ增大两个分力将如何变化？

3.

解决实际问题

课件展示：公园的滑梯和螺旋状的盘山公路。

幼儿园滑梯为什么要设置得比较陡？因为θ越大，分力Gsinθ就越大，滑梯上的人就较容易下滑，滑得快。蜿蜒的盘山公路是减小倾角，使沿斜面向下的分力减小，车辆上坡比较容易，下坡比较安全。教师引导学生理解在实际问题中一个力往往有多个作用效果，按力的作用效果进行分解可以指导我们增强或减弱它的某种作用效果，以利于我们的生产和生活。所以在实际问题中常按力的作用效果分解。

情景三：对三角形的悬挂结构中竖直拉力的分解

1.展示图片，创设情境

塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，钩上挂材料后，竖直绳的拉力会对平衡臂及平衡臂拉绳产生什么效果。教师通过多媒体展示施工工地用的塔吊装置图片。

塔吊模型其实就是物理上的三角形的悬挂结构，三角形的悬挂结构中竖直拉力F会产生哪些作用效果？

2. 小组探究，

小组活动1：学生利用手、笔、细线套、钩码、木棍、重物等器材模拟三角结构，设计实验进行体验，感受力的作用效果。悬挂钩码后产生的拉力会产生什么作用效果，如何该分解这个力。

小组活动2：每两个学生一组，在原座位上，用右手（或左手）叉腰，另一人向下拉他的肘部，如上图8所示，然后两人交换，体会拉力对手臂产生的两个作用效果。

学生小组交流讨论。这几个实验都证明，竖直向下的拉力对两杆件产生了沿杆方向的两个作用效果，使上杆受拉，下杆受压．因此，这个拉力F可以沿上述两个方向分解为两个分力F1和F2。当然，作这样的分析是在不计两杆重力情况下作出的。我们可以用F1和F2去等效地替代拉力F对支架作用。

教师引导学生进一步认识到，究竟怎样分解一个已知力，要从实际出发，具体问题具体分析．根据已知力产生的实际作用效果，确定两分力的方向，然后应用平行四边形法则加以分解，是一种重要的方法。

情景四：破解绳断之谜

细绳下所挂物体的重力会产生什么作用效果？对该重力分解时，分力大小与什么有关？

学生通过按照力的作用效果对重力的分解发现，两分力夹角越大，则分力越大。

（四）方法规律总结

（五）拓展升华——从物理走向生活、科技

其实物理并非抽象晦涩，它就在我们身边，与生活紧密相关，就像这节课学习的力的分解，看似概念简单，但是却解决了生活中的很多难题，同学们要主动观察，善于思考，勇于探究，为将来的创新打下的基础。

同学们，物理就在我们的生活中，只要我们留心观察，就能感受到物理知识的奇妙和劳动人民的智慧。这里我为同学们收集了一些我们身边的画面。（图片最后停在拉链的图片）拉链是大家非常熟悉的东西，其实它可以归入本节课学习的斜面模型。

同学们，让我们放慢脚步，多去观察、思考、感悟身边的物理世界。