3.5 力的分解
1 教材及学情分析
力学是整个高中阶段物理教学的重点之一，学好力学知识不仅是解决有关力问题的根本，而且是进一步学习其它物理知识的基础，而在力学中，力的分解又是分析解决力问题的基本方法。如何学好力的分解知识，正确掌握力的分解方法，对于刚进入高一的绝大部分学生都是有一定困难的。困难的原因：一是不知一个力如何进行分解；二是不清楚分解后的分力与合力究竟是什么关系。因此，教师在教学中要处理好这两个问题，引导学生从一开始就正确掌握力的分解方法。 2 设计思想
(1)渗透物理学中的等效替代思想和研究方法的教育。学生通过力的合成的学习，已基本明确了力的特征和力矢量的平行四边形定则，知道合力与分力的概念、等效与替代的思想。比较容易接受力的分解的含义和遵循的规律，但对力按效果分解的方法较难理解。这节课在设计中增加了多处学生参与的活动，通过亲身感受力的作用效果，增进学生对力按效果分解方法的理解，激发学生的学习兴趣，培养学生动手操作和分析实际问题的能力、归纳问题的能力。
(2)体现“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念。充分发挥多媒体的作用，通过展示、分析日常生活中应用力的分解的现象，让学生获得丰富的感性认识，激起学生的认知冲突，让学生感受物理与日常生活的密切联系，从而培养学生观察生活现象的习惯，用物理语言解释生活现象，提高学生提出问题、解决实际问题的能力。 3 教学目标
知识与技能
(1)理解力的分解概念和遵循的规律，知道力的分解是力的合成的逆运算。
(2)初步掌握由力的作用效果确定力的方法，运用力的分解知识解决实际问题。 过程与方法
(1)学习物理学的研究方法，领略等效替代的思想。
(2)参与探究实验，尝试用所学知识解决实际问题，培养学生的分析综合能力。 情感态度与价值观
(1)经历合作探究过程，领略科学探究中“等效替代”的思想，发展对科学的好奇心与求知欲。 (2)关注物理与生活相互联系，感受理论与实践的关系及物理世界的和谐联系。 4 教学重点
力的平行四边形定则的应用，按效果进行力的分解。 5 教学难点
力作用效果的确定，力的分解。 6 教学过程
1.创设情境，引入新课
这里有一个钩码，可用一根细线提起，可用两根细线提起，哪种情况细线容易被拉断。演示用一根细线提起来，再将此细线穿过钩码，两端上提分开，细线断了。以此激活课堂。
2.力的分解概念
学习力的分解，自然会感觉到分解和合成有什么联系？力的合成是几个力的效果用一个力代替，一个力也可以用几个力代替作用效果。
力的合成 几个力（分力） 等效替代 一个力（合力） 力的分解
力的分解与力的合成互为逆运算，也遵循平行四边形定则。 3.探究力的分解
动画演示：运行“几何画板”软件，打开“力的分解”课件，画出如图1所示的力的分解图，并拖动F1和F2点，动画演示“仅知道一个已知力不能得到一个确定的结果”。那么，究竟该怎样对一个力进行力的分解呢？
图1
带着这个问题我们在下面的实验中寻找答案。
探究实验一：水平面上物体受到斜向上方的拉力的分解
介绍托盘测力计的工作原理后，把一小车水平放置在托盘上，并用一根细绳斜向上拉小车，如图2所示。学生观察：托盘测力计示数是怎样变化的，在这个力的作用下小车发生了怎样的运动，说明了什么？
F F1 图2
θ F2 图3
师生共同讨论、总结得到：这个拉力有两个方向的分作用效果，一个是水平方向的作用，另一个是竖直向上的作用。那么，现在是否能得到惟一一组解呢？利用平行四边形定则作图进行尝试。从作图的结果看，如图3所示，答案是肯定的。
探究实验二：斜面上物体重力的分解
如图4所示，将木片一端架高，成一倾角为θ的斜面。木块上系橡皮筋，橡皮筋另一头系在木片上的小钉上。将木块放在斜面上，学生观察橡皮筋和木片的形变，说明了什么？
图4 图5
引导学生总结：斜面上物体的重力产生了两个效果：一个是使物体沿着斜面下滑的效果；另一个是使物体紧压斜面的效果。所以，斜面上物体的重力G可分解为:平行于斜面向下的分力G1?Gsin?；垂直于斜面向下的分力G2?Gcos?，如图5所示。
教师归纳：一个力无任何条件下可分解为无数对大小、方向不同的力，而在实际情况下，我们按力的作用效果对力进行分解。
力的作用效果 两分力的方向利用平行四边形定则分解
4.力的分解的应用
例1：如图6三角支架，绳子对B点的拉力产生什么效果？
请一名学生上讲台，手伸直拿住竹杆的一端，另一端插在腰上，在手握处挂上适当重量(50N)的水桶，请他谈谈感受。同桌的同学，一人手叉腰，另一人使劲压，互相交换做，这种自我感受、合作学习，使课堂气氛热烈、活跃，学生印象
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A F2 C B F1 F 图6
深刻。教师利用“几何画板”软件展示分解过程，讲解分解方法。
例2：一根线挂一物体，静止时细线拉力等于物体重力。能用此物体使细线获得比物体重力大的拉力效果吗？
教师利用“几何画板”软件展示物体重力沿线方向的两分力随张角变化的情况，如图7所示。学生由课件的动态演示可以直观地体会到线的拉力随张角的增大而增大。
图7
思考讨论：
1.为什么公园滑梯倾角较大，而大桥要修很长的引桥来减少倾角？（课件展示图片）
2.一拖拉机陷于泥中，有什么办法把它拉出来吗?由同学讨论，提出各种设计方案，师生一起讨论分析(flash课件辅助)。
生活中还有哪些类似的应用？（书包两肩带成锐角、晾衣绳不能过紧） 5.课堂小结
（1）力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则； （2）在具体情境中根据力的实际作用效果去分解力。 6.布置作业
（1）观察身边的力的分解实例；（2）书面作业。 7.板书设计
含义：求一个力的分力的过程 规律：平行四边形定则
力 的 分 解 依据：力的作用效果 实例分析
知识应用
7 教学说明
按效果分解不是力的分解的唯一方法，本节课把力的分解的知识目标定位为一种等效替代的力的计算方法。要求学生会用平行四边形定则，求解有确定解的两个分力，不要求学生把力的分解在本节课中直接用于求解物体的受力，突出力的分解的等效替代的思想，而将其他的分解方法留待以后再进行探究。将“矢量相加的法则”内容放在下一课时也是出于这一目的。
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高中物理 第三章第五节力的分解教材及学情分析 新人教版必修1
