6. 力的分解教学实录

§2-6 力的分解

教学目标

（1）理解分力的概念，认识力的分解是力的合成的逆运算，遵守平行四边形定则，在无条件限制时一个力可以分解成无数对分力。

（2）认识力的分解可以从力的实际作用效果出发，并能根据具体情况运用力的平行四边形定则求解分力。

（3）能应用力的分解分析生产生活中的实际问题。

（4）初步领会“等效替代”的思想方法。

（5）通过实验，让学生尝试在实验操作过程中发现问题、探索问题、解决问题，并最终掌握规律，体会物理是建立在实验基础上的一门学科和数学是解决物理问题的工具

教学重点、难点

在具体问题中如何根据力的实际作用效果和平行四边形定则进行力的分解。

教学过程

一、新课引入

同学们，咱们班谁的力气最大？

大家都力推你，看来力气确实不小。我这儿有人想和你比试一下。请看屏幕。

〖视频展示〗大力士拉车

和他比谁的力气大？（大声）

我比他还厉害！我只用单手就可以拉动大车，而且车上还要坐满人，你们相信吗？（大声）

〖视频展示〗单手拉校车

大力士费了九牛二虎之力才拉动汽车，为什么我只用单手就能拉动？而且车上还坐满了人！是不是我的力气真的比他大？我拉动大车的奥秘是什么？让我们带着这个问题共同来探究力的分解。

〖板书〗力的分解

二、新课教学：

〖课件展示〗大力士拉车（图片）

〖问题导思〗大力士用绳斜向上拉车的力产生了哪些作用效果呢？让我们先模拟下大力士拉车。

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〖学生活动〗（教师先示范）请同学们用书垫起软木板的两端，让木板水平，将小车放在木板中间，然后用绳拉动小车，观察车的运动情况和木板的形变情况。（实验必须让学生明确要观察什么？）

学生报告观察到的现象教师进行评价。

这两个效果相当于两个力分别产生的：一个竖直向上的力F1把汽车往上提，一个水平的力F2使汽车前进，可见力F产生的效果可以与两个力F1和F2共同作用的效果相同，力F1和F2就叫做力F的分力。（分别展示力F，F1．F2）

〖板书〗求一个力的分力就叫做力的分解。

力的分解是力的合成的逆运算。力的合成遵循平行四边形定则，力的分解同样遵循平行四边形定则。

〖板书〗力的分解遵循平行四边形定则。

〖课件展示〗拉黄包车、拉行李。

这些情景和大力士拉车的情景有共同之处，水平面上的物体都受到了斜向上的拉力，于是我们就把这类情景概括成这样的模型：

水平面模型：位于水平面上的物体受到一个斜向上的拉力F的作用，该力与水平方向夹角为θ。

我们已经知道力F产生了两个作用效果，向上提的效果和向左拉的效果，那么可以用竖直方向的力F1和水平方向的力F2来等效替代。

〖课件展示〗两个分力方向

设问：知道这两个分力的方向怎样求这两个分力的大小？我用这条线段表示力F的大小，箭头表示力的方向。（本节课第一次作图最好由教师示范）

教师：请大家在探究报告上做图，并用F和表示出两分力的大小。

[展示学生作图及表达式] 2、探究斜面上物体重力的作用效果

刚才我们探究了位于水平面上的物体在拉力作用下开始运动的情景，如果把物体放在斜面上，不用拉力也可能运动。

〖问题导思〗是什么力使物体运动起来了？斜面上的物体其重力产生了哪些作用效果？我们来体验一下。

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〖学生活动〗用夹子把系有小车的橡皮条固定在木板一端，抬起木板的这一端，观察橡皮筋和木板的变化。

〖课件展示〗重力两个分力方向（这里有个转换，橡皮筋拉长了说明重力有把橡皮条沿斜面往下拉的效果，如果不用橡皮筋物体将会下滑）

〖学生活动〗请同学们按照刚才的方法在探究报告上作平行四边形，并根据已知条件写两分力的表达式

〖展示台展示〗学生作业

〖问题导思〗如果增大斜面的倾角，这两个分力的大小会怎样变化？

学生：倾角越大，sinθ增大，cosθ减小。使物体下滑的分力减小，使物体压紧斜面的分力增大。

实际情况如何呢？让我们用实验来观察。

〖学生活动〗增大斜面倾角，观察指针刻度和橡皮条长度的变化。

刚才同学们通过实验定性地验证了分力的变化，下面我们来做定量研究（30°、37°）

结论：

1．力的分解满足平行四边形定则。

2．θ增大，使物体下滑的分力F1增大，使物体压紧斜面的分力F2减小。

〖问题导思〗这是物理学经常研究的斜面模型，模型是来源于生活的，请同学们想想在我们的生活中有哪些情景属于斜面模型呢？

我在这里给同学们准备了两处情景的画面，你能分析出其倾角大小和斜面用途的关系吗？

〖课件展示〗1．螺旋状的盘山公路；2．公园的滑梯。

通过前面两个实例的分析，可以看出：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。

〖板书〗在实际问题中常按力的作用效果分解。

回顾刚才的探究过程，让我们共同来归纳下力的分解的步骤。

〖板书〗分解力的步骤：

1．分析力的作用效果，确定分力的方向；

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2．作平行四边形；

3．根据已知条件求分力。

刚才我们共同探究的两种模型都是合力大于分力的情况，分力可能大于合力吗？我们回到单手拉车的画面。放慢画面观察我是怎样拉车的。

〖问题导思〗手拉绳的力产生了哪些作用效果？手拉绳的力与绳拉车的力在大小上有什么关系？我们可以来模拟这个情景。

〖学生活动〗（先视频展示操作）先用一只弹簧秤拉橡皮条的中点，记下结点的位置，这个力好比我用一只手拉绳的力。之后，用两只弹簧秤同时拉到该结点处，使弹簧秤与橡皮条在一条线上，记下弹簧秤的示数和细绳套的方向，这两个力好比绳拉车和树的力。请同学们在白纸上记下两分力的大小，画出两分力的方向（为方便比较同学们的测量结果，在用一只弹簧秤测量时统一用0．5N的力拉。）

〖展台展示〗学生测得的不同分力

〖问题导思〗同学们都是用0．5N的力从中点拉，为什么测量的分力大小会不同？比较两组同学测的分力。

合力一定、两分力大小相等的情况下，两分力夹角越大，分力就更大。

这就是为什么我拉车之前要把绳拉紧的原因。

从测量值我们还可以发现，两个分力夹角很大的情况下分力可能远远大于合力。这说是我单手拉车的奥秘。

由于同学们固定橡皮条的长度不同，使相同的力产生了不同的作用效果，得到了不同的分力。可见，如果没有作用效果的限制，一个力F可以分解成无穷多对分力。

如果没有限制，一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。（展示作出的平行四边形的过程）

最后我们一起来回顾下本节课的主要内容。请看屏幕。

一个力究竟该怎样分解？这里我们探究了根据力作用效果分解的方法，这样分解的目的是什么？还有没有其它分解方法？这些就留给同学们课后继续探索。

〖课件展示〗（图片）引桥、滑雪

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。

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