力的合成和分解教學(xué)設(shè)計(jì)高一上學(xué)期物理人教版

人教版物理必修第一冊(cè)第三章第4節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)第3章相互作用——力第4節(jié)力的合成和分解（第1課時(shí)）目錄一、學(xué)習(xí)任務(wù)二、新知探究（一）梳理要點(diǎn)（二）啟發(fā)思考（三）深化提升三、課堂小結(jié)第3章相互作用——力第4節(jié)力的合成和分解（第1課時(shí)）一、學(xué)習(xí)任務(wù)1．知道合力和分力的概念，知道平行四邊形定則的內(nèi)容。2．能區(qū)別矢量和標(biāo)量。3．知道力的合成和分解的方法，會(huì)用作圖法和計(jì)算法進(jìn)行力的合成與分解。二、新知探究知識(shí)點(diǎn)一：合力和分力（一）梳理要點(diǎn)1．共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。如圖所示：2．合力與分力假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力，這幾個(gè)力叫作那個(gè)力的分力。3．合力與分力的關(guān)系合力與分力之間是一種等效替代的關(guān)系，合力作用的效果與分力作用的效果相同。（二）啟發(fā)思考如圖所示，一個(gè)成年人提起一桶水，使水桶保持靜止，用力為F；兩個(gè)孩子共同提起同樣的一桶水并使之保持靜止，用力分別為F1和F2。問(wèn)題1一個(gè)成年人提起一桶水，使水桶保持靜止，則成年人對(duì)水桶向上的拉力是多少？提示：200N。問(wèn)題2當(dāng)兩個(gè)孩子共同提起同樣的一桶水并使之保持靜止，用力分別為F1和F2，此時(shí)兩小孩對(duì)水桶的拉力是多少呢？提示：200N。問(wèn)題3該成年人用的力與兩個(gè)孩子的力作用效果是否相同？二者能否等效替代？提示：作用效果相同，能等效替代。問(wèn)題4F與F1、F2是什么關(guān)系？提示：F與F1、F2是合力與分力的關(guān)系，F(xiàn)是F1和F2的合力，F(xiàn)1和F2是F的兩個(gè)分力（三）深化提升1．合力與分力的性質(zhì)2．合力與分力的大小關(guān)系(1)合力大小可以大于、等于或小于分力的大小，如圖甲所示。(2)兩個(gè)分力大小一定時(shí)，夾角越大合力越小，如圖乙所示。(3)合力一定，若兩分力大小相等，則兩等大分力的夾角越大，分力越大，如圖丙所示。3.關(guān)于合力、分力的兩個(gè)注意事項(xiàng)(1)在力的合成中分力是實(shí)際存在的，每一個(gè)分力都有對(duì)應(yīng)的施力物體，而合力沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的施力物體。(2)合力為各分力的矢量和，合力不一定比分力大。它可能比分力大，也可能比分力小，還有可能和分力大小相等。知識(shí)點(diǎn)二：求合力的方法（一）梳理要點(diǎn)1．力的合成：求幾個(gè)力的合力的過(guò)程。2．平行四邊形定則：在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，如圖所示，F(xiàn)表示F1與F2的合力。3．多個(gè)力的合成方法先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力。（二）啟發(fā)思考港珠澳大橋是世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，港珠澳大橋全長(zhǎng)55km，其主體工程由6.7km的海底沉管隧道、長(zhǎng)達(dá)22.9km的橋梁、逾2×105m2的東、西人工島組成，即“橋—島—隧”一體。橋梁采用斜拉索式，假設(shè)斜拉橋中某對(duì)鋼索與豎直方向的夾角都是30°，每根鋼索中的拉力都是3×104N。問(wèn)題1這對(duì)鋼索對(duì)塔柱形成的合力大小能直接相加嗎？為什么？提示：不能，因?yàn)閮蓷l鋼索的拉力不在同一方向上。問(wèn)題2兩條鋼索對(duì)塔柱形成的合力如何計(jì)算？方向如何確定？提示：把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個(gè)分力，以它們?yōu)猷忂叜?huà)出一個(gè)平行四邊形，其對(duì)角線就表示它們的合力，可用作圖法或計(jì)算法求解。由對(duì)稱性可知，合力方向一定沿塔柱豎直向下。（三）深化提升1．作圖法(1)基本思路(2)如圖所示：用作圖法求F1、F2的合力F。2．計(jì)算法(1)兩分力共線時(shí)：①若F1、F2兩力同向，則合力F＝F1＋F2，方向與兩力同向。②若F1、F2兩力反向，則合力F＝|F1－F2|，方向與兩力中較大者同向。(2)兩分力不共線時(shí)：根據(jù)平行四邊形定則結(jié)合解三角形的知識(shí)求合力。如以下常見(jiàn)的三種特殊情況：類型作圖合力的計(jì)算兩分力相互垂直大?。篎＝F方向：tanθ＝F兩分力大小相等，夾角為θ(1)大?。篎＝2F1cosθ方向：F與F1夾角為θ(2)當(dāng)θ＝120°時(shí)，F(xiàn)1＝F2＝F合力與其中一個(gè)分力垂直大?。篎＝F方向：sinθ＝F3．合力范圍的確定(1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí)，合力最小，為|F1－F2|；當(dāng)兩個(gè)力同向時(shí)，合力最大，為F1＋F2。(2)三個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍①最大值：三個(gè)力同向時(shí)，其合力最大，為Fmax＝F1＋F2＋F3。②最小值：以這三個(gè)力的大小為邊，如果能組成封閉的三角形，則其合力的最小值為零，即Fmin＝0；如果不能，則合力的最小值等于最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)力的大小之和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1為三個(gè)力中最大的力)。4.兩種方法的比較“作圖法”和“計(jì)算法”各有優(yōu)缺點(diǎn)，“作圖法”便于理解矢量的概念，形象直觀，但不夠精確，會(huì)出現(xiàn)誤差；“計(jì)算法”是先根據(jù)平行四邊形定則作出力的合成的示意圖，再利用數(shù)學(xué)知識(shí)求出合力，解題時(shí)，可通過(guò)作輔助線、特殊角求解或巧妙分組得到一些特殊情況下的力的合成，會(huì)使解答更簡(jiǎn)捷。知識(shí)點(diǎn)二：力的分解矢量和標(biāo)量（一）梳理要點(diǎn)1．力的分解：求一個(gè)力的分力的過(guò)程。2．力的分解(1)力的分解也遵從平行四邊形定則。(2)如果沒(méi)有限制，同一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力。如圖所示。(3)一個(gè)已知力的分解要根據(jù)具體問(wèn)題來(lái)確定。3．矢量和標(biāo)量(1)矢量：既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量。(2)標(biāo)量：只有大小，沒(méi)有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量。提醒：矢量和標(biāo)量的根本區(qū)別在于它們的運(yùn)算法則不同，而不是有無(wú)方向。（二）啟發(fā)思考如圖甲所示，在一個(gè)直角木支架上，用塑料墊板做斜面。將一用橡皮筋拉著的小車(chē)放在斜面上(如圖乙)，觀察塑料墊板和橡皮筋的形變。問(wèn)題1小車(chē)重力對(duì)斜面和橡皮筋產(chǎn)生了哪些作用效果？提示：斜面上小車(chē)重力產(chǎn)生了兩個(gè)效果：一是使小車(chē)壓緊斜面，二是使小車(chē)沿斜面下滑，拉伸橡皮筋。問(wèn)題2如果沒(méi)有小車(chē)重力的作用，還會(huì)有這些作用效果嗎？提示：不會(huì)。問(wèn)題3請(qǐng)沿斜面方向和垂直于斜面方向?qū)⒅亓Ψ纸?。提示：重力的分解如圖所示。（三）深化提升1．根據(jù)力的作用效果分解力的基本思路2．正交分解法求合力的步驟(1)建立坐標(biāo)系：以共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系，其中x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力處在坐標(biāo)軸上。(2)正交分解各力：將每一個(gè)不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如圖所示。(3)分別求出x軸、y軸上各分力的合力，即Fx＝F1x＋F2x＋F3x；Fy＝F1y＋F2y＋F3y。(4)求共點(diǎn)力的合力：合力大小F＝Fx2+F3.正交分解的優(yōu)點(diǎn)(1)正交分解法是一種按解題需要把力按照選定的正交坐標(biāo)軸進(jìn)行分解的一種方法，它可以將矢量轉(zhuǎn)化為標(biāo)量進(jìn)行計(jì)算，尤其適用于物體受三個(gè)或三個(gè)以上共點(diǎn)力作用的情況，實(shí)際上它是利用平行四邊形定則的一種特殊方法。(2)利用正交分解法很容易把合力與分力放到一個(gè)直角三角形中，便于通過(guò)分析直角三角形的邊角關(guān)系計(jì)算合力或分力的大小。三、課堂小結(jié)回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：1．如果兩個(gè)力在同一條直線上，如何