高一物理教案力的合成

时间：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

　　作为一名老师，常常需要准备教案，通过教案准备可以更好地根据具体情况对教学进程做适当的必要的调整。那么什么样的教案才是好的呢？以下是小编整理的高一物理教案力的合成，希望能够帮助到大家。

高一物理教案力的合成

高一物理教案力的合成1

　　一、应用解法分析动态问题

　　所谓解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况，作一些较为复杂的定性分析，从形上就可以看出结果，得出结论.

　　例1 用细绳AO、BO悬挂一重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上.悬点A固定不动，将悬点B从1所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况.

　　[方法归纳]

　　解决动态问题的一般步骤：

　　(1)进行受力分析

　　对物体进行受力分析，一般情况下物体只受三个力：一个是恒力，大小方向均不变;另外两个是变力，一个是方向不变的力，另一个是方向改变的力.在这一步骤中要明确这些力.

　　(2)画三力平衡

　　由三力平衡知识可知，其中两个变力的合力必与恒力等大反向，因此先画出与恒力等大反向的力，再以此力为对角线，以两变力为邻边作出平行四边形.若采用力的分解法，则是将恒力按其作用效果分解，作出平行四边形.

　　(3)分析变化情况

　　分析方向变化的力在哪个空间内变化，借助平行四边形定则，判断各力变化情况.

　　变式训练1 如2所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力的大小将( )

　　A.一直变大

　　B.一直变小

　　C.先变大后变小

　　D.先变小后变大

　　二、力的正交分解法

　　1.概念：将物体受到的所有力沿已选定的两个相互垂直的方向分解的方法，是处理相对复杂的多力的合成与分解的常用方法.

　　2.目的：将力的合成化简为同向、反向或垂直方向的分力，便于运用普通代数运算公式解决矢量的运算，“分解”的目的是为了更好地“合成”.

　　3.适用情况：适用于计算三个或三个以上力的合成.

　　4.步骤

　　(1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上.

　　(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如3所示.

　　(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即：

　　Fx=F1x+F2x+…

　　Fy=F1y+F2y+…

　　(4)求共点力的合力：合力大小F=F2x+F2y，合力的方向与x轴的夹角为α，则tan α=FyFx，即α=arctan FyFx.

　　例2 如4所示，在同一平面内有三个共点力，它们之间的夹角都是120°，大小分别为F1=20 N，F2=30 N，F3=40 N，求这三个力的合力F.

　　变式训练2 如5所示，质量为m的.木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，那么木块受到的滑动摩擦力为( )

　　A.μmg

　　B.μ(mg+Fsin θ)

　　C.μ(mg-Fsin θ)

　　D.Fcos θ

　　三、力的分解的实际应用

　　例3 压榨机结构如6所示，B为固定铰链，A为活动铰链，若在A处施另一水平力F，轻质活塞C就以比F大得多的力压D，若BC间距为2L，AC水平距离为h，C与左壁接触处光滑，则D所受的压力为多大?

　　例4 如7所示，是木工用凿子工作时的截面示意，三角形ABC为直角三角形，∠C=30°.用大小为F=100 N的力垂直作用于MN，MN与AB平行.忽略凿子的重力，求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大?

　　变式训练3 光滑小球放在两板间，如8所示，当OA板绕O点转动使 θ角变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为( )

　　A.FA变大，FB不变

　　B.FA和FB都变大

　　C.FA变大，FB变小

　　D.FA变小，FB变大

　　例5 如9所示，在C点系住一重物P，细绳两端A、B分别固定在墙上，使AC保持水平，BC与水平方向成30°角.已知细绳最大只能承受200 N的拉力，那么C点悬挂物体的重量最

　　多为多少，这时细绳的哪一段即将被拉断?

　　参考答案

　　解题方法探究

　　例1 见解析

　　解析在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，从中可以直观地看出，FTA逐渐变小，且方向不变;而FTB先变小，后变大，且方向不断改变;当FTB与FTA垂直时，FTB最小.

　　变式训练1 D

　　例2 F=103 N，方向与x轴负向的夹角为30°

　　解析以O点为坐标原点，建立直角坐标系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，则F2与y轴正向间夹角α=30°，F3与y轴负向夹角β=30°，如甲所示.

　　先把这三个力分解到x轴和y轴上，再求它们在x轴、y轴上的分力之和.

　　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

　　这样，原来的三个力就变成互相垂直的两个力，如乙所示，最终的合力为：

　　F=F2x+F2y=-152+-532 N=103 N

　　设合力F与x轴负向的夹角为θ，则tan θ=FyFx=-53 N-15 N=33，所以θ=30°.

　　变式训练2 BD

　　例3 L2hF

　　解析水平力F有沿AB和AC两个效果，作出力F的分解如甲所示，F′=h2+L22hF，由于夹角θ很大，力F产生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F′又产生两个作用效果，沿水平方向和竖直方向，如乙所示.

　　甲乙

　　Fy=Lh2+L2F′=L2hF.

　　例4 1003 N 200 N

　　解析弹力垂直于接触面，将力F按作用效果进行分解如所示，由几何关系易得，推开AC面的力为F1=F/tan 30°=1003 N.

　　推开BC面的力为F2=F/sin 30°=200 N.

　　变式训练3 B [利用三力平衡判断如下所示.

　　当θ角变小时，FA、FB分别变为FA′、FB′，都变大.]

　　例5 100 N BC段先断

　　解析方法一力的合成法

　　根据一个物体受三个力作用处于平衡状态，则三个力的任意两个力的合力大小等于第三个力大小，方向与第三个力方向相反，在甲中可得出F1和F2的合力F合竖直向上，大小等于F，由三角函数关系可得出F合=F1sin 30°，F2=F1cos 30°，且F合=F=G.

　　甲

　　设F1达到最大值200 N，可得G=100 N，F2=173 N.

　　由此可看出BC绳的张力达到最大时，AC绳的张力还没有达到最大值，在该条件下，BC段绳子即将断裂.

　　设F2达到最大值200 N，可得G=115.5 N，F1=231 N>200 N.

　　由此可看出AC绳的张力达到最大时，BC绳的张力已经超过其最大能承受的力.在该条件下，BC段绳子早已断裂.

　　从以上分析可知，C点悬挂物体的重量最多为100 N，这时细绳的BC段即将被拉断.

　　乙

　　方法二正交分解法

　　如乙所示，将拉力F1按水平方向(x轴)和竖直方向(y轴)两个方向进行正交分解.由力的平衡条件可得F1sin 30°=F=G，F1cos 30°=F2.

　　F1>F2;绳BC先断， F1=200 N.

　　可得：F2=173 N，G=100 N.

高一物理教案力的合成2

　　教学目标

　　知识目标

　　1、掌握力的平行四边形法则；

　　2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力；

　　3、会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。

　　能力目标

　　1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；

　　2、培养学生动手操作能力；

　　情感目标

　　培养学生的物理思维能力和科学研究的态度

　　教学建议

　　教学重点难点分析

　　1、本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则，这同时也是本章的重点．

　　2、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力是本章的难点；

　　教法建议

　　一、共点力概念讲解的教法建议

　　关于共点力的概念讲解时需要强调不仅作用在物体的同一点的力是共点力，力的作用线相交于一点的也叫共点力．注意平行力于共点力的区分（关于平行力的合成请参考扩展资料中的“平行力的合成与分解”），教师讲解示例中要避开这例问题．

　　二、关于矢量合成讲解的教法建议

　　本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则，这同时也是本章的重点．由于学生刚开始接触矢量的运算方法，在讲解中需要从学生能够感知和理解的日常现象和规律出发，理解合力的概念，从实验现象总结出力的'合成规律，由于矢量的运算法则是矢量概念的核心内容，又是学习物理学的基础，对于初上高中的学生来说，是一个大的飞跃，因此教学时，教师需要注意规范性，但是不必操之过急，通过一定数量的题目强化学生对平行四边形定则的认识．

　　由于力的合成与分解的基础首先是对物体进行受力分析，在前面力的知识学习中，学生已经对单个力的分析过程有了比较清晰的认识，在知识的整合过程中，教师可以通过练习做好规范演示．

　　三、关于作图法求解几个共点力合力的教法建议

　　1、在讲解用作图法求解共点力合力时，可以在复习力的图示法基础上，让学生加深矢量概念的理解，同时掌握矢量的计算法则．

　　2、注意图示画法的规范性，在本节可以配合学生自主实验进行教学．

　　第四节力的合成与分解

　　教学设计过程：

　　一、复习提问：

　　1、什么是力？

　　2、力产生的效果跟哪些因素有关？

　　教师总结，并引出新课内容．

　　二、新课引入：

　　1、通过对初中学过的单个力产生的效果，与两个力共同作用的效果相同，引出共点力、合力和分力的概念，同时出示教学图片，如：两个人抬水、拉纤或拔河的图片．（图片可以参见多媒体素材中的图形图像）

　　2、提问1：已知同一直线上的两个力F1、F2的大小分别为50N、80N，如果两个力的方向相同，其合力大小是多少？合力的方向怎样？（教师讲解时注意强调：‘描述力的时候，要同时说明大小和方向，体现力的矢量性’）

　　3、提问2、进一步在问题1的基础上提问，若F1、F2的两个力的方向相反，其合力大小是多少？合力的方向怎样？

　　教师引导学生得到正确答案后，总结出“同一直线上二力合成”的规律：

　　物体受几个力共同作用，我们可以用一个力代替这几个力共同作用，其效果完全相同，这个力叫那几个力的合力．已知几个力，求它们的合力叫力的合成．

　　指明：

　　（1）、同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同．

　　（2）、同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同．

　　4、提问3、若两个力不在同一直线上时，其合力大小又是多少？合力的方向怎样？

　　教师出示投影和图片：两个学生抬水对比一个同学抬水，让学生考虑：一个力的效果与两个力的效果相同，考虑一下是否“合力总比分力大”？

　　5、教师可以通过平行四边形定则演示器演示力的合成与分解实验（演示实验可以参考多媒体素材中的视频文件）；

　　演示1：将橡皮筋固定在A点，演示用两个力F1、F2拉动橡皮筋到O点，再演示用F力将橡皮筋拉到O点，对比两次演示结果，运用力的图示法将力的大小方向表示出来，为了让学生更好的获得和理解力的平行四边性法则，在实验前，教师可以设计F1、F2的大小为3N和4N，两个力的夹角为90度，这样数学计算比较简单，学生很容易会发现F1、F2和F的关系满足勾股定理，进而得到力的平行四边性定则，教师总结：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，所夹的对角线就表示合力的大小和方向．

　　．

　　6、学生可以通过分组实验来验证力的平行四边性定则（可以参考多媒体资料中的视频试验）：

　　试验器具：一块方木板，八开白纸两张，大头钉若干，弹簧秤两个，橡皮筋一个，细线若干，直尺两个，

　　学生在教师的知道下，组装好试验设备，进行试验验证．

　　强调：需要记录的数据（弹簧秤的示数）和要作的标记（橡皮筋两次拉到的同一位置和两个分力的方向）

　　7、教师总结：经过人们多次的、精细的试验，最后确认，对角线的长度、方向，跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，力和合成满足平行四边形法则．

　　8、让学生根据书中的提示自己推倒出合力与分力之间的关系式．

　　三、课堂小结

　　探究活动

　　关于“滑轮”问题的研究

　　题目

　　关于“滑轮”问题的研究