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2.3力的合成与分解
教学目标:
1.建构合力与分力的概念,形成合力与分力是等效的、合力与分力可以相互替代、力的合成与分解都遵循平行四边形定则等物理观念,并能应用其解决生活中一些简单的力学问题。(物理观念及应用)
2.了解在讨论合力与分力之间大小关系时使用的归纳法;了解在讨论分力夹角对合力大小的影响时使用的分析法;了解在研究重力的分解规律时使用的演绎法。(科学思维与创新)
3.在“研究合力与分力的关系”实验中,了解分力与合力分别作用的物体上时,产生相同的效果,这就是等效法;在运用平行四边形表示分力与合力位置关系时,利用的就是作图法。(科学探究与实践)
4.通过实践活动,培养精益求精的工匠精神以及与同学交流合作的意识。(科学态度与责任)
教学重点:掌握力的图示法。理解力的三要素,以及合力、分力、力的合成、力的分解等概念,体会等效方法的应用。通过实验,理解力的平行四边形定则。掌握共点力作用下物体的平衡条件。
教学难点:会用正交分解法处理简单的力的合成与分解问题。能用物体的平衡
条件分析生产生活中的问题。
教学方法:讲授法、实验探究法、讨论法、练习法
教学准备:
实验器材:弹簧秤、细线、橡皮筋、轻质弹簧、直尺、图钉、绘图板等
多媒体材料:PPT课件及相关视频
教学过程:
一、导入新课
出示用两个弹簧测力计、一个弹簧测力计将橡皮筋从原来E的位置拉到O的位置的效果图,猜测哪一个是一个弹簧测力计拉的,哪个为两个弹簧测力计拉的?无法猜测。因为其力的作用效果相同。
分别出示两个小孩、一个成年人提水桶的图片,对其进行受力分析。水桶处于静止状态,表明两个力和一个力的作用效果相同。
二、新课讲解
1.力的合成
(1)平行四边形定则
(如果上一节实验课正常开设,课堂演示实验可以忽略不做)
演示实验:
1)在桌上平放方木板,用图钉把白纸钉在方木板上。
2)用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点,在橡皮条的另一端拴上两根细绳套。
3)用两个弹簧测力计分别勾住绳套,互成角度地拉橡皮筋,使橡皮筋伸长,结点到达某一位置O(在使用弹簧测力计的时候,要注意使弹簧测力计与木板平面平行)
4)用铅笔记下O点的位置和两条细绳的方向(描点)读出两个弹簧测力计的示数。(记录三个点加两个示数)
5)只用一个弹簧测力计,通过细绳把橡皮条的结点拉到同样位置O,读出弹簧测力计的示数,记下细绳的方向,按同一标度作出这个力F的图示。
6)用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿着两条细绳的方向画直线,按着一定的标度做出两个力F1和F2的图示,以两个力的邻边作平行四边形,对角线即为理论上的合力F,量出它的大小。
7)比较力F与平行四边形定则求得的合力F的大小和方向,看它们是否相等。
(2)平行四边形定则
若以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作平行四边形,则两邻边间的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力大小和方向,这就是共点力合成所遵循的平行四边形定则。
(3)力的合成
力的合成遵循平行四边形定则。两个分力的夹角可以在0°—180°之间变化,
合力的最大值是两分力之和,最小值是两分力之差。
2.力的分解
(1)力的分解
多个力同时作用在一个物体上,可产生一个总的效果。反之,作用在物体上的一个力,也可产生多个效果。两个力可合成为一个合力,一个力也可分解为两个分力。求一个合力的分力,称为力的分解。力的分解是力的合成的逆运算,力的分解同样遵循平行四边形定则。
(2)正交分解
为了方便计算,我们常常把力分解为相互垂直的两个分力,称为力的正交分解。
在此,可以进一步引入建立直角坐标系的方法,使学生养成良好的解题习惯。
3.共点力的平衡
由二力平衡引入多力平衡概念,由二力平衡条件拓展出多力平衡的条件,并请同学举出生活中多力平衡的实例。
4.例题讲解
以教材例题为例。
三、课堂小结
知识梳理:以平行四边形定则为基础,总结力的合成、力的分解和共点力平衡的规律。
重点强调:正交分解的运用。
四、课后练习及作业布置
1.如图所示,质量为m的小球用挡板固定在斜面上,处于静止状态,试求小球对
挡板的压力N1和对斜面的压力N2.
2.如图所示,用绳子AC和BC悬一重力为100N的物体,绳子AC和BC与天花板的夹角分别为30°和60°,求每条绳子的拉力分别是多少?
3.举例说明生活中在多个共点力平衡的物体。如果想打破物理平衡状态,该如何做。
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