高一物理教案力的合成

時間：2023-02-24 08:22:54 教案我要投稿

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高一物理教案力的合成

　　作為一名老師，常常需要準(zhǔn)備教案，通過教案準(zhǔn)備可以更好地根據(jù)具體情況對教學(xué)進程做適當(dāng)?shù)谋匾恼{(diào)整。那么什么樣的教案才是好的呢？以下是小編整理的高一物理教案力的合成，希望能夠幫助到大家。

高一物理教案力的合成

高一物理教案力的合成1

　　一、應(yīng)用解法分析動態(tài)問題

　　所謂解法就是通過平行四邊形的鄰邊和對角線長短的關(guān)系或變化情況，作一些較為復(fù)雜的定性分析，從形上就可以看出結(jié)果，得出結(jié)論.

　　例1 用細繩AO、BO懸掛一重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點A和B在支架上.懸點A固定不動，將懸點B從1所示位置逐漸移到C點的過程中，試分析OA繩和OB繩中的拉力變化情況.

　　[方法歸納]

　　解決動態(tài)問題的一般步驟：

　　(1)進行受力分析

　　對物體進行受力分析，一般情況下物體只受三個力：一個是恒力，大小方向均不變;另外兩個是變力，一個是方向不變的力，另一個是方向改變的力.在這一步驟中要明確這些力.

　　(2)畫三力平衡

　　由三力平衡知識可知，其中兩個變力的合力必與恒力等大反向，因此先畫出與恒力等大反向的力，再以此力為對角線，以兩變力為鄰邊作出平行四邊形.若采用力的分解法，則是將恒力按其作用效果分解，作出平行四邊形.

　　(3)分析變化情況

　　分析方向變化的力在哪個空間內(nèi)變化，借助平行四邊形定則，判斷各力變化情況.

　　變式訓(xùn)練1 如2所示，一定質(zhì)量的物塊用兩根輕繩懸在空中，其中繩OA固定不動，繩OB在豎直平面內(nèi)由水平方向向上轉(zhuǎn)動，則在繩OB由水平轉(zhuǎn)至豎直的過程中，繩OB的張力的大小將( )

　　A.一直變大

　　B.一直變小

　　C.先變大后變小

　　D.先變小后變大

　　二、力的正交分解法

　　1.概念：將物體受到的所有力沿已選定的兩個相互垂直的方向分解的方法，是處理相對復(fù)雜的多力的合成與分解的常用方法.

　　2.目的：將力的合成化簡為同向、反向或垂直方向的分力，便于運用普通代數(shù)運算公式解決矢量的運算，“分解”的目的是為了更好地“合成”.

　　3.適用情況：適用于計算三個或三個以上力的合成.

　　4.步驟

　　(1)建立坐標(biāo)系：以共點力的作用點為坐標(biāo)原點，直角坐標(biāo)系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標(biāo)軸上.

　　(2)正交分解各力：將每一個不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如3所示.

　　(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和，即：

　　Fx=F1x+F2x+…

　　Fy=F1y+F2y+…

　　(4)求共點力的合力：合力大小F=F2x+F2y，合力的方向與x軸的夾角為α，則tan α=FyFx，即α=arctan FyFx.

　　例2 如4所示，在同一平面內(nèi)有三個共點力，它們之間的夾角都是120°，大小分別為F1=20 N，F(xiàn)2=30 N，F(xiàn)3=40 N，求這三個力的合力F.

　　變式訓(xùn)練2 如5所示，質(zhì)量為m的.木塊在推力F的作用下，在水平地面上做勻速運動.已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動摩擦力為( )

　　A.μmg

　　B.μ(mg+Fsin θ)

　　C.μ(mg-Fsin θ)

　　D.Fcos θ

　　三、力的分解的實際應(yīng)用

　　例3 壓榨機結(jié)構(gòu)如6所示，B為固定鉸鏈，A為活動鉸鏈，若在A處施另一水平力F，輕質(zhì)活塞C就以比F大得多的力壓D，若BC間距為2L，AC水平距離為h，C與左壁接觸處光滑，則D所受的壓力為多大?

　　例4 如7所示，是木工用鑿子工作時的截面示意，三角形ABC為直角三角形，∠C=30°.用大小為F=100 N的力垂直作用于MN，MN與AB平行.忽略鑿子的重力，求這時鑿子推開木料AC面和BC面的力分別為多大?

　　變式訓(xùn)練3 光滑小球放在兩板間，如8所示，當(dāng)OA板繞O點轉(zhuǎn)動使 θ角變小時，兩板對球的壓力FA和FB的變化為( )

　　A.FA變大，F(xiàn)B不變

　　B.FA和FB都變大

　　C.FA變大，F(xiàn)B變小

　　D.FA變小，F(xiàn)B變大

　　例5 如9所示，在C點系住一重物P，細繩兩端A、B分別固定在墻上，使AC保持水平，BC與水平方向成30°角.已知細繩最大只能承受200 N的拉力，那么C點懸掛物體的重量最

　　多為多少，這時細繩的哪一段即將被拉斷?

　　參考答案

　　解題方法探究

　　例1 見解析

　　解析在支架上選取三個點B1、B2、B3，當(dāng)懸點B分別移動到B1、B2、B3各點時，AO、BO中的拉力分別為FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，從中可以直觀地看出，F(xiàn)TA逐漸變小，且方向不變;而FTB先變小，后變大，且方向不斷改變;當(dāng)FTB與FTA垂直時，F(xiàn)TB最小.

　　變式訓(xùn)練1 D

　　例2 F=103 N，方向與x軸負向的夾角為30°

　　解析以O(shè)點為坐標(biāo)原點，建立直角坐標(biāo)系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，則F2與y軸正向間夾角α=30°，F(xiàn)3與y軸負向夾角β=30°，如甲所示.

　　先把這三個力分解到x軸和y軸上，再求它們在x軸、y軸上的分力之和.

　　Fx=F1x+F2x+F3x

　　=F1-F2sin α-F3sin β

　　=20 N-30sin 30° N-40sin 30° N=-15 N

　　Fy=F1y+F2y+F3y

　　=0+F2cos α-F3cos β

　　=30cos 30° N-40cos 30° N=-53 N

　　這樣，原來的三個力就變成互相垂直的兩個力，如乙所示，最終的合力為：

　　F=F2x+F2y=-152+-532 N=103 N

　　設(shè)合力F與x軸負向的夾角為θ，則tan θ=FyFx=-53 N-15 N=33，所以θ=30°.

　　變式訓(xùn)練2 BD

　　例3 L2hF

　　解析水平力F有沿AB和AC兩個效果，作出力F的分解如甲所示，F(xiàn)′=h2+L22hF，由于夾角θ很大，力F產(chǎn)生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F′又產(chǎn)生兩個作用效果，沿水平方向和豎直方向，如乙所示.

　　甲乙

　　Fy=Lh2+L2F′=L2hF.

　　例4 1003 N 200 N

　　解析彈力垂直于接觸面，將力F按作用效果進行分解如所示，由幾何關(guān)系易得，推開AC面的力為F1=F/tan 30°=1003 N.

　　推開BC面的力為F2=F/sin 30°=200 N.

　　變式訓(xùn)練3 B [利用三力平衡判斷如下所示.

　　當(dāng)θ角變小時，F(xiàn)A、FB分別變?yōu)镕A′、FB′，都變大.]

　　例5 100 N BC段先斷

　　解析方法一力的合成法

　　根據(jù)一個物體受三個力作用處于平衡狀態(tài)，則三個力的任意兩個力的合力大小等于第三個力大小，方向與第三個力方向相反，在甲中可得出F1和F2的合力F合豎直向上，大小等于F，由三角函數(shù)關(guān)系可得出F合=F1sin 30°，F(xiàn)2=F1cos 30°，且F合=F=G.

　　甲

　　設(shè)F1達到最大值200 N，可得G=100 N，F(xiàn)2=173 N.

　　由此可看出BC繩的張力達到最大時，AC繩的張力還沒有達到最大值，在該條件下，BC段繩子即將斷裂.

　　設(shè)F2達到最大值200 N，可得G=115.5 N，F(xiàn)1=231 N>200 N.

　　由此可看出AC繩的張力達到最大時，BC繩的張力已經(jīng)超過其最大能承受的力.在該條件下，BC段繩子早已斷裂.

　　從以上分析可知，C點懸掛物體的重量最多為100 N，這時細繩的BC段即將被拉斷.

　　乙

　　方法二正交分解法

　　如乙所示，將拉力F1按水平方向(x軸)和豎直方向(y軸)兩個方向進行正交分解.由力的平衡條件可得F1sin 30°=F=G，F(xiàn)1cos 30°=F2.

　　F1>F2;繩BC先斷， F1=200 N.

　　可得：F2=173 N，G=100 N.

高一物理教案力的合成2

　　教學(xué)目標(biāo)

　　知識目標(biāo)

　　1、掌握力的平行四邊形法則；

　　2、初步運用力的平行四邊形法則求解共點力的合力；

　　3、會用作圖法求解兩個共點力的合力；并能判斷其合力隨夾角的變化情況，掌握合力的變化范圍。

　　能力目標(biāo)

　　1、能夠通過實驗演示歸納出互成角度的兩個共點力的合成遵循平行四邊形定則；

　　2、培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力；

　　情感目標(biāo)

　　培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力和科學(xué)研究的態(tài)度

　　教學(xué)建議

　　教學(xué)重點難點分析

　　1、本課的重點是通過實驗歸納出力的平行四邊形法則，這同時也是本章的重點．

　　2、對物體進行簡單的受力分析、通過作圖法確定合力是本章的難點；

　　教法建議

　　一、共點力概念講解的教法建議

　　關(guān)于共點力的概念講解時需要強調(diào)不僅作用在物體的同一點的力是共點力，力的作用線相交于一點的也叫共點力．注意平行力于共點力的區(qū)分（關(guān)于平行力的合成請參考擴展資料中的“平行力的合成與分解”），教師講解示例中要避開這例問題．

　　二、關(guān)于矢量合成講解的教法建議

　　本課的重點是通過實驗歸納出力的平行四邊形法則，這同時也是本章的重點．由于學(xué)生剛開始接觸矢量的運算方法，在講解中需要從學(xué)生能夠感知和理解的日�，F(xiàn)象和規(guī)律出發(fā)，理解合力的概念，從實驗現(xiàn)象總結(jié)出力的'合成規(guī)律，由于矢量的運算法則是矢量概念的核心內(nèi)容，又是學(xué)習(xí) 物理學(xué)的基礎(chǔ)，對于初上高中的學(xué)生來說，是一個大的飛躍，因此教學(xué)時，教師需要注意規(guī)范性，但是不必操之過急，通過一定數(shù)量的題目強化學(xué) 生對平行四邊形定則的認識．

　　由于力的合成與分解的基礎(chǔ)首先是對物體進行受力分析，在前面力的知識學(xué)習(xí) 中，學(xué)生已經(jīng)對單個力的分析過程有了比較清晰的認識，在知識的整合過程中，教師可以通過練習(xí)做好規(guī)范演示．

　　三、關(guān)于作圖法求解幾個共點力合力的教法建議

　　1、在講解用作圖法求解共點力合力時，可以在復(fù)習(xí)力的圖示法基礎(chǔ)上，讓學(xué)生加深矢量概念的理解，同時掌握矢量的計算法則．

　　2、注意圖示畫法的規(guī)范性，在本節(jié)可以配合學(xué)生自主實驗進行教學(xué)．

　　第四節(jié) 力的合成與分解

　　教學(xué)設(shè)計過程：

　　一、復(fù)習(xí)提問：

　　1、什么是力？

　　2、力產(chǎn)生的效果跟哪些因素有關(guān)？

　　教師總結(jié)，并引出新課內(nèi)容．

　　二、新課引入：

　　1、通過對初中學(xué)過的單個力產(chǎn)生的效果，與兩個力共同作用的效果相同，引出共點力、合力和分力的概念，同時出示教學(xué)圖片，如：兩個人抬水、拉纖或拔河的圖片．（圖片可以參見多媒體素材中的圖形圖像）

　　2、提問1：已知同一直線上的兩個力F1、F2的大小分別為50N、80N，如果兩個力的方向相同，其合力大小是多少？合力的方向怎樣？（教師講解時注意強調(diào)：‘描述力的時候，要同時說明大小和方向，體現(xiàn)力的矢量性’）

　　3、提問2、進一步在問題1的基礎(chǔ)上提問，若F1、F2的兩個力的方向相反，其合力大小是多少？合力的方向怎樣？

　　教師引導(dǎo)學(xué)生得到正確答案后，總結(jié)出“同一直線上二力合成”的規(guī)律：

　　物體受幾個力共同作用，我們可以用一個力代替這幾個力共同作用，其效果完全相同，這個力叫那幾個力的合力．已知幾個力，求它們的合力叫力的合成．

　　指明：

　�。�1）、同一直線上，方向相同的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之和，方向跟這兩個力的方向相同．

　�。�2）、同一直線上，方向相反的兩個力的合力大小等于這兩個力大小之差，合力的方向跟較大的力方向相同．

　　4、提問3、若兩個力不在同一直線上時，其合力大小又是多少？合力的方向怎樣？

　　教師出示投影和圖片：兩個學(xué)生抬水對比一個同學(xué)抬水，讓學(xué)生考慮：一個力的效果與兩個力的效果相同，考慮一下是否“合力總比分力大”？

　　5、教師可以通過平行四邊形定則演示器演示力的合成與分解實驗（演示實驗可以參考多媒體素材中的視頻文件）；

　　演示1：將橡皮筋固定在A點，演示用兩個力F1、F2拉動橡皮筋到O點，再演示用F力將橡皮筋拉到O點，對比兩次演示結(jié)果，運用力的圖示法將力的大小方向表示出來，為了讓學(xué)生更好的獲得和理解力的平行四邊性法則，在實驗前，教師可以設(shè)計F1、F2的大小為3N和4N，兩個力的夾角為90度，這樣數(shù)學(xué) 計算比較簡單，學(xué)生很容易會發(fā)現(xiàn)F1、F2和F的關(guān)系滿足勾股定理，進而得到力的平行四邊性定則，教師總結(jié)：兩個互成角度的力的合力，可以用表示這兩個力的線段作鄰邊，作平行四邊形，所夾的對角線就表示合力的大小和方向．

　�。�

　　6、學(xué)生可以通過分組實驗來驗證力的平行四邊性定則（可以參考多媒體資料中的視頻試驗）：

　　試驗器具：一塊方木板，八開白紙兩張，大頭釘若干，彈簧秤兩個，橡皮筋一個，細線若干，直尺兩個，

　　學(xué)生在教師的知道下，組裝好試驗設(shè)備，進行試驗驗證．

　　強調(diào)：需要記錄的數(shù)據(jù)（彈簧秤的示數(shù)）和要作的標(biāo)記（橡皮筋兩次拉到的同一位置和兩個分力的方向）

　　7、教師總結(jié)：經(jīng)過人們多次的、精細的試驗，最后確認，對角線的長度、方向，跟合力的大小、方向一致，即對角線與合力重合，力和合成滿足平行四邊形法則．

　　8、讓學(xué)生根據(jù)書中的提示自己推倒出合力與分力之間的關(guān)系式．

　　三、課堂小結(jié)

　　探究活動

　　關(guān)于“滑輪”問題的研究

　　題目

　　關(guān)于“滑輪”問題的研究

　　內(nèi)容

　　在初中學(xué)習(xí) 的有關(guān)滑輪問題后，對“定”、“動”滑輪作用的理解，尤其是動滑輪的使用時，是否一定省力？研究一下初中的物理課本，在什么條件下，應(yīng)用動滑輪省力最多？觀察生活中應(yīng)用滑輪的實例，說出自己的心得，或以書面形式寫出相關(guān)內(nèi)容以及研究結(jié)果.

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