2022年高中物理 第三章 力的分解教案 新人教版必修1
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1、2022年高中物理 第三章 力的分解教案 新人教版必修1 1.知道什么是力的分解,了解力的分解的一般方法. 2.知道平行四邊形定則和三角形定則都是矢量運(yùn)算法則. 3.能用平行四邊形定則和三角形定則進(jìn)行矢量運(yùn)算. 過(guò)程與方法 1.通過(guò)設(shè)置問(wèn)題,啟發(fā)學(xué)生的思考,啟迪學(xué)生的物理思維. 2.通過(guò)組織探究實(shí)驗(yàn),訓(xùn)練學(xué)生明辨是非、格物致理的能力. 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1.通過(guò)組織探討和探究實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的合作精神,使學(xué)生體會(huì)到在交流中可以提高自己的能力. 2.讓學(xué)生初步體會(huì)到物理學(xué)的和諧美和統(tǒng)一美. 3.通過(guò)分析實(shí)際問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣. 教
2、學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn): 教學(xué)重點(diǎn) 1.平行四邊形定則和三角形定則在力的分解中的應(yīng)用. 2.根據(jù)力的作用效果對(duì)力進(jìn)行分解. 3.正交分解法. 教學(xué)難點(diǎn) 應(yīng)用平行四邊形定則和三角形定則進(jìn)行矢量運(yùn)算. 教學(xué)方法: 探究、講授、討論、練習(xí) 教學(xué)手段: 教具準(zhǔn)備 多媒體課件、臺(tái)秤、鉤碼、砝碼、細(xì)繩、薄板鋼條. 課時(shí)安排: 新授課(2課時(shí)) 教學(xué)過(guò)程: [新課導(dǎo)入] (演示實(shí)驗(yàn)) 用一根細(xì)線提起一個(gè)重物和用兩根細(xì)線同時(shí)提起這個(gè)重物,在實(shí)驗(yàn)演示之前先展示問(wèn)題. 師:是一根細(xì)線容易斷還是兩根細(xì)線容易斷? 生:(非???/p>
3、定地回答)當(dāng)然是一根細(xì)線容易斷. 實(shí)際演示,當(dāng)兩根細(xì)線之間的夾角較大時(shí),兩根細(xì)線中的一根先斷 通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn),和學(xué)生的認(rèn)識(shí)形成較大的反差,可以激發(fā)學(xué)生興趣,引發(fā)學(xué)生進(jìn)一步的思考. 師:我們學(xué)習(xí)完這一節(jié)課“力的分解”之后就會(huì)明白這個(gè)問(wèn)題. [投影出示思考題] 1.什么叫力的合成? 2.如何求兩個(gè)互成角度的力的合力? 3.求下列兩個(gè)力的合力: (1)F1=30 N,F(xiàn)2=40 N,且方向互相垂直. (2)F1=50 N,F(xiàn)2=50 N,且互成120‘角. [學(xué)生活動(dòng)]解答思考題. [教師抽取部分學(xué)生
4、用作圖法和解析法的求解過(guò)程,并在實(shí)物投影儀上評(píng)析] [過(guò)渡引言] 在力的合成中,我們知道:當(dāng)幾個(gè)力的作用效果與某個(gè)力相同時(shí),這幾個(gè)力就可以用這一個(gè)力代替,那么反過(guò)來(lái),也可用那幾個(gè)力來(lái)代替一個(gè)力的作用效果,這就是力的分解 [新課教學(xué)] 一、力的分解 師:我們上一節(jié)課學(xué)習(xí)了力的合成,現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)力的分解,大家根據(jù)力的合成的定義方法來(lái)定義一下什么是力的分解. 生:求一個(gè)力分力的過(guò)程和方法叫做力的分解. 師:求合力的方法是什么? 生:(一起回答)平行四邊形定則. 師:那么求分力的方法是什么?大家大膽地猜想
5、一下. 學(xué)生探究討論力的分解的方法 生:(小聲、不敢肯定,有些猶豫)可能也是平行四邊形定則. 師:你得出這個(gè)結(jié)論的依據(jù)是什么? 生:從邏輯角度講,這兩個(gè)分力的合力就是原來(lái)被分解的那個(gè)力,所以力的分解是力的合成的逆運(yùn)算.因?yàn)榱Φ暮铣勺裱叫兴倪呅味▌t,那么力的分解也應(yīng)該遵循平行四邊形定則. 師:(微笑鼓勵(lì))剛才這位同學(xué)分析得非常好,像這種方法,我們并沒(méi)有通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證結(jié)論,而是通過(guò)邏輯推理進(jìn)行分析探究,這種研究問(wèn)題的方法叫做理論探究.根據(jù)這個(gè)結(jié)論,要分解一個(gè)力,我們應(yīng)該把這個(gè)力當(dāng)成什么? 生:我們要把這個(gè)力當(dāng)成平行四邊形
6、的對(duì)角線. 師:當(dāng)用平行四邊形的對(duì)角線表示合力時(shí),那么分力應(yīng)該怎樣表示? 生:分力應(yīng)該是平行四邊形的兩個(gè)鄰邊. 師:如果對(duì)角線確定了以后,根據(jù)幾何學(xué)的知識(shí),它的兩條鄰邊是不是就唯一確定了呢? 生:不是,當(dāng)對(duì)角線確定了以后,它相鄰的邊有很多組. 師:同學(xué)們?cè)诰毩?xí)本上作出一條對(duì)角線,然后作這條對(duì)角線相鄰的兩條邊,看能夠做多少條. 學(xué)生練習(xí),體驗(yàn)不加以限制的話,一個(gè)力的分力有無(wú)數(shù)組解 生:有無(wú)數(shù)組解. 師:這樣研究一個(gè)力的分力顯然是不可能的,也是不現(xiàn)實(shí)的,那么我們應(yīng)該怎樣研究一個(gè)力的分力呢? 生:可以放在具體受力環(huán)境中進(jìn)行解決. [演示實(shí)驗(yàn)
7、]參考實(shí)驗(yàn),可以進(jìn)行實(shí)物投影(圖3—5—1) 師:一個(gè)水平放置的薄木片,在它的上面放置一個(gè)小物體,可以觀察到什么現(xiàn)象? 生:可以看到薄木片被壓彎, 師:這一個(gè)效果是由什么原因引起的? 生:是由于物體本身的重力引起的,它產(chǎn)生了一個(gè)使物體向下壓的效果. 師:我們能不能把木片豎直放置而使物體靜止呢?如果不能,應(yīng)該怎樣做才能使它靜止? 生:當(dāng)然不能,應(yīng)該用一個(gè)繩子拉住物體才能使它靜止. 師:為了使力的作用效果更容易被觀察到,我們用一根橡皮筋代替繩子,當(dāng)木片豎直放置時(shí)(圖3—5—2),橡皮筋發(fā)生了形變,也就是受到了彈力;木
8、片是不是發(fā)生了形變? 繼續(xù)演示實(shí)驗(yàn) 師:仔細(xì)觀察木片豎直放置時(shí),木片的受力形變情況和橡皮筋的受力形變情況 應(yīng)該是怎樣的呢? 生:木片不發(fā)生彎曲,說(shuō)明木片沒(méi)有受到物體力的作用;橡皮筋被拉長(zhǎng)了,說(shuō)明橡皮筋對(duì)物體有力的作用. 師:使橡皮筋發(fā)生形變的力是什么力? 生:原因還是由于物體受到重力使橡皮筋發(fā)生了形變. 師:如果既不豎直放置木片,也不水平放置木片,而是讓木片與地面成一角度(圖3—5—3),我們?cè)賮?lái)看一下橡皮筋和木片的形變情況. 生:木片和橡皮筋同時(shí)發(fā)生了形變,說(shuō)明兩個(gè)物體都受到了力的作用. 多媒體投影例題:把一個(gè)物體放在傾角為口的斜面上,
9、物體受到豎直向下的重力,但它并不豎直下落.從力的作用效果來(lái)看,應(yīng)該怎樣將重力分解?兩個(gè)分力的大小與斜面的傾角有什么關(guān)系? 師:大家可以討論探究應(yīng)該怎樣解決這個(gè)問(wèn)題. 學(xué)生討論探究,自己獨(dú)立完成解答過(guò)程生:根據(jù)剛才的分析,根據(jù)重力產(chǎn)生的效果,重力應(yīng)該分解為這樣兩個(gè)力:平行于斜面使物 體下滑的分力Fl、垂直于斜面使物體壓緊斜面的力F2. 師:由幾何關(guān)系可知,這兩個(gè)力和重力之間的關(guān)系是怎樣的? 生:F1=Gsin?,F(xiàn)2=Gcos?. 師:由剛才那位同學(xué)推導(dǎo)出的公式知,這兩個(gè)分力的大小與物體本身的重力和斜面傾角?有關(guān),有什么關(guān)系? 生:斜面傾角"增大時(shí),
10、Fl變大、F2都減?。? 師:下面我們?cè)偻ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下是不是這樣. (實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證)通過(guò)抬高木片的一端使木片與地面間的夾角逐漸增大,通過(guò)觀察橡皮筋的形變量來(lái)看F2的變化,通過(guò)觀察木片的形變程度的觀察來(lái)看F2的變化.(注意:如果物體是一個(gè)木塊的話應(yīng)該讓木塊和木片之間的摩擦很小,也可以用小車代替木塊來(lái)做實(shí)驗(yàn),因?yàn)闈L動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦要小)動(dòng)畫模擬剛才實(shí)驗(yàn)的過(guò)程.以便學(xué)生能夠更為全面地了解兩個(gè)分力的變化情況 投影展示橋梁的引橋,引發(fā)問(wèn)題 師:我們知道,橋梁建設(shè)得越長(zhǎng),消耗的生產(chǎn)資料越多,為什么橋梁的引橋還要建設(shè)那么長(zhǎng)呢? 生:增大引橋的長(zhǎng)度的目的是減小橋與地面之間的夾角,從而使汽車
11、的重力沿橋面方向的分力減小,減少交通事故的發(fā)生. 師:剛才這位同學(xué)分析得很好,為了加深對(duì)力的分解的認(rèn)識(shí),我們看以下的練習(xí)題. [課堂訓(xùn)練] 1.如果斜拉橋塔柱兩側(cè)的鋼索不能呈對(duì)稱分布,如圖3—5—4所示,那么怎樣才能保持塔柱所受的合力豎直向下呢? 解析:因?yàn)殇撍鞯男毕蚶?huì)對(duì)塔柱產(chǎn)生兩個(gè)效果:一方面豎直向下壓塔柱,另一方向沿水平方向拉塔柱,故可以把兩個(gè)斜向的拉力各分解為一個(gè)豎直向下的分力和一個(gè)水平方向的分力.要使一對(duì)鋼索對(duì)塔柱拉力的合力豎直向下,如圖3-5-5所示,只要它們的水平分力大小相等就可以了,即F1x=F2x,而F1x=Flsina,F(xiàn)2x=F2sinβ 所以有Fls
12、ina=F2sinβ,即Fl/ F2=sina/sinβ. 結(jié)論:兩側(cè)拉力大小應(yīng)跟它們與豎直方向夾角的正弦成反比. 2.在傾角o=30’的斜面上有一塊豎直放置的擋板,在擋板和斜面之間放有一個(gè)重為G=20N的光滑圓球,如圖3-5-6所示.試求這個(gè)球?qū)π泵娴膲毫蛯?duì)擋板的壓力.答案;N, N 解析:球受到向下的重力作用,這個(gè)重力總欲使球向下運(yùn)動(dòng),但是由于擋板和斜面的支持,球才保持靜止?fàn)顟B(tài),因此球的重力產(chǎn)生了兩個(gè)作用效果,如圖所示,根據(jù)作用效果分解為兩個(gè)分力:(1)使球垂直壓緊斜面的力F2;(2)使球垂直壓緊擋板的力F1.由幾何知識(shí)可得幾與幾的大?。鐖D3—5—7所示,三個(gè)力可構(gòu)成一個(gè)直
13、角三角形.由幾何關(guān)系得,球?qū)醢宓膲毫1=Gtana=N,其方向與擋板垂直.球?qū)π泵娴膲毫2=G/cosa=N,其方向與斜面垂直. (注意:以上兩個(gè)例題可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況選用,其中第一個(gè)難度大些,可供學(xué)生整體水平較高的班級(jí)使用,第二個(gè)和我們的例題類似,可以在例題之后直接進(jìn)行,如果再進(jìn)一步地研究這個(gè)問(wèn)題,可以使擋板緩慢地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),讓學(xué)生求解在這種情況下重力兩個(gè)分力的變化情況,鍛煉學(xué)生分析動(dòng)態(tài)變化的問(wèn)題的能力) 二、矢量相加法則 師:通過(guò)這兩節(jié)課的學(xué)習(xí),我們知道力是矢量,力的合成與分解不能簡(jiǎn)單地進(jìn)行力的代數(shù)加減,而是根據(jù)平行四邊形定則來(lái)確定合力或者分力的大小和方向
14、.前面我們學(xué)過(guò)的矢量還有位移,位移的相加也遵循平行四邊形定則嗎?我們來(lái)看教材69頁(yè)“矢量相加法則”這部分內(nèi)容,然后回答有關(guān)問(wèn)題. 學(xué)生閱讀課本有關(guān)內(nèi)容,初步認(rèn)識(shí)平行四邊形定則不僅僅適用于力的合成與分解,同樣也 適用于其他矢量的合成與分解,通過(guò)學(xué)生自己總結(jié)分析,可以提高學(xué)生物理知識(shí)的遷移能力、用一種方法解決不同問(wèn)題的能力. 師:位移的矢量合成是否遵守平行四邊形定則? 生:位移的合成也遵守平行四邊形定則. 師:什么叫三角形定則? 生:把兩個(gè)矢量首尾相接從而求出合矢量的方法,叫做三角形定則.平行四邊形定則和三角形定則實(shí)質(zhì)上是一樣的,只不過(guò)是一種規(guī)律的不同表現(xiàn)形式.
15、 師:什么叫做矢量,除了位移和力,我們所學(xué)的哪些物理量還是矢量? 生:既有大小又有方向,并且在相加時(shí)遵從平行四邊形定則(或三角形定則)的物理量叫做矢量.除了位移和力之外,我們所學(xué)過(guò)的速度、加速度等都是矢量. 師:什么是標(biāo)量,我們以前所學(xué)的哪些物理量是標(biāo)量? 生:只有大小,沒(méi)有方向,求和時(shí)按照算術(shù)法則相加減的物理量叫做標(biāo)量.我們以前所學(xué)過(guò)的質(zhì)量、體積、距離、密度、時(shí)間等物理量都是標(biāo)量. (課堂訓(xùn)練) 舉重運(yùn)動(dòng)中保持杠鈴的平衡十分重要.如圖3—5—8所示,若運(yùn)動(dòng)員舉起l 800 N的杠鈴后雙臂保持106°角,處于平衡狀態(tài),此時(shí)運(yùn)動(dòng)員兩手受力各為多大?(sin53°=
16、0.8,cos53°=0.6) 答案:1 500N [小結(jié)] 對(duì)于力的分解,學(xué)生比較容易理解,而對(duì)于力的分解要按照力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解這一點(diǎn),較難理解.這節(jié)課多處增加了學(xué)生參與,并通過(guò)親身體會(huì)力的作用效果的這個(gè)小實(shí)驗(yàn),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作和分析實(shí)際問(wèn)題的能力、歸納問(wèn)題的能力. 把物理公式與生活實(shí)際聯(lián)系起來(lái),用物理語(yǔ)言解釋生活現(xiàn)象. 通過(guò)分析日常生活中應(yīng)用力的分解的現(xiàn)象,讓學(xué)生知道物理與生活是息息相關(guān)的,培養(yǎng)學(xué)生觀察生活現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、建立物理模型、用物理模型解決問(wèn)題、用物理語(yǔ)言解釋現(xiàn)象的能力.對(duì)于正交分解的掌握,老師們可以根據(jù)各自的情況進(jìn)行補(bǔ)充,因?yàn)檎环纸獾?/p>
17、方法在今后的學(xué)習(xí)中經(jīng)常用到,是最常見的一種處理力的方法,可以根據(jù)實(shí)際情況安排一節(jié)習(xí)題課,增加生對(duì)力的分解知識(shí)的理解. [課堂討論] [投影]討論思考題: 1.已知兩個(gè)分力只能求出一個(gè)合力.為什么把一個(gè)力分解可以得到無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向均不同的分力? 2.把一個(gè)一定的力分解為兩個(gè)等大的力,那么,隨著兩分力間夾角的變化,兩分力的大小如何變化? 3.放在斜面上的物體,其重力分解為沿斜面的分力幾和垂直于斜面的分力幾,有同學(xué)認(rèn)為F:就是物體對(duì)斜面的壓力,這種說(shuō)法是否正確?為什么? 4.為什么力的合成和力的分解都遵守相同的定則? [學(xué)生活動(dòng)]分組討論并互相交流.
18、 [教師點(diǎn)撥] 1.以兩個(gè)分力為一組鄰邊,只能畫出一個(gè)平行四邊形,所以,根據(jù)兩個(gè)分力只能求出一個(gè)合力.而僅僅根據(jù)一條對(duì)角線可以作出無(wú)數(shù)個(gè)平行四邊形,有無(wú)數(shù)對(duì)不同的斜邊,所以如果沒(méi)有其他條件限制,可以把一個(gè)力分解成無(wú)數(shù)組大小、方向不同的分力. 2.在合力一定的情況下.隨著兩等大的分力間的夾角的增大,兩分力增大,隨著兩分力間夾角的減小,兩分力也減小. 3.重力的分力幾仍是由于地球的吸引而產(chǎn)生的,作用在物體上,其效果是使物體壓緊斜面;而物體對(duì)斜面的壓力是彈力,是由于物體形變產(chǎn)生的,其受力物體是斜面,所以重力沿垂直于斜面的分力幾與物體對(duì)斜面的壓力是兩個(gè)不同的力. 4.因?yàn)榱Φ暮铣膳c力的分解都
19、是矢量運(yùn)算.所以都遵守相同的法則,且它們互為逆運(yùn)算. 補(bǔ)充: 1.關(guān)于力的分解 (1)力的分解遵循平行四邊形定則,相當(dāng)于已知對(duì)角線求鄰邊. (2)兩個(gè)力的合力唯一確定,一個(gè)力的兩個(gè)分力在無(wú)附加條件時(shí),從理論上講可分解無(wú)數(shù)組分力,但在具體問(wèn)題中,應(yīng)根據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的效果來(lái)分解. (3)幾種有條件的力的分解 ①已知兩個(gè)分力的方向,求兩個(gè)分力的大小時(shí),其分解法是唯一的. ②已知一個(gè)分力的大小和方向,求另一個(gè)分力的大小和方向時(shí),其分解方法也是唯一的. ③已知兩個(gè)分力的大小,求兩個(gè)分力的方向時(shí),其分解法不唯一. ④已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向.求這個(gè)分力的方向和另一
20、個(gè),分力的大小時(shí)其分解方法可能唯一.也可能不唯一. (4)將一個(gè)力分解為兩個(gè)互相垂直的力.有幾種分法: 分析:有無(wú)數(shù)種分法,只要在表示這個(gè)力的有向線段的一端任意畫一條直線,在有向線段的另一端向這條直線作垂線,就是一種方法。 (5)將放在斜面上質(zhì)量為oI的物體的重力mg分解為下滑力F1和對(duì)斜面的壓力F2.這種說(shuō)法正確嗎? 分析:將mg分解為下滑力幾這種說(shuō)法是正確的,但是mg的另一個(gè)分力F2不是物體對(duì)斜面的壓力,而是使物體壓緊斜面的力.從力的性質(zhì)上看,F(xiàn)2是屬于重力的分力,而物體對(duì)斜面的壓力屬于彈力.所以這種說(shuō)法不正確. (6)用力的矢量三角形定則分析力最小值的規(guī)律: ①當(dāng)
21、已知合力F的大小、方向及一個(gè)分力F1的方向時(shí),另一個(gè)分力F2取最小值的條件是兩分力垂直.如右圖所示.F2的最小值為:F2min=Fsina. ②當(dāng)已知合力F的方向及一個(gè)分力1的大小、方向時(shí),另一個(gè)分力F2取最小值的條件是;所求分力F2與合力F垂直,如右圖所示,F(xiàn)2的最小值為:F2min=F1sina. ③當(dāng)已知合力F的大小及一個(gè)分力F、的大小時(shí),另一個(gè)分力F。取最小值的條件是:已知大小的分力F,與合力F同方向,F(xiàn)2的最小值為,|F-F1|. (7)正交分解法: 把一個(gè)力分解成兩個(gè)互相垂直的分力,這種分解方法稱為正交分解法. 用正交分解法求合力的步驟: ①首先建立平面直角坐標(biāo)系,并確
22、定正方向. ②把各個(gè)力向J軸、y軸上投影,但應(yīng)注意的是:與確定的正方向相同的力為正,與確定的正方向相反的為負(fù),這樣,就用正、負(fù)號(hào)表示了被正交分解的力的分力的方向. ③求在z軸上的各分力的代數(shù)和Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù)和Fy合. ④求合力的大小 F2=Fy合2+Fx合2 合力的方向:tana=Fy合/ Fx合(a為合力F與x軸的夾角). 作業(yè): 教材第70頁(yè)問(wèn)題與練習(xí). 板書設(shè)計(jì): 一、力的分解 1.力的分解概念:求一個(gè)力分力的過(guò)程叫做力的分解.力的分解是力的合成的逆運(yùn)算 2.分解的原則:根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分解. 3.例題. 二、矢量的相加法則 1.平
23、行四邊形定則 2.三角形定則 3..在下列條件下,力的分解有唯一解 ①已知兩個(gè)分力的方向(不在同一直線上) ②已知一個(gè)分力大小和方向 教學(xué)后記: 復(fù)習(xí) ★新課標(biāo)要求 1、通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)滑動(dòng)摩擦、靜摩擦的規(guī)律,能用動(dòng)摩擦因數(shù)計(jì)算摩擦力。 2、知道常見的形變,通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解物體的彈性,知道胡克定律 3、通過(guò)實(shí)驗(yàn),理解力的合成與分解,知道共點(diǎn)力的平衡條件,區(qū)分矢量和標(biāo)量,用力的合成與分解分析日常生活中的問(wèn)題 ★復(fù)習(xí)重點(diǎn) 三種性質(zhì)力――重力、彈力、摩擦力;力的合成與分解。 ★教學(xué)難點(diǎn) 用力的合成與分解分析解決實(shí)際問(wèn)題。 ★教學(xué)方法 復(fù)習(xí)提問(wèn)、講練結(jié)合。 ★教學(xué)
24、過(guò)程 (一)投影全章知識(shí)脈絡(luò),構(gòu)建知識(shí)體系 力 重力 ①大小:G=mg ,g=9.8N/kg ②方向:豎直向下 ③等效作用點(diǎn):重心 彈力 大?。河晌矬w所處的狀態(tài)、所受其它外力、形變程度來(lái)決定 方向:總是跟形變的方向相反,與物體恢復(fù)形變的方向一致 摩擦力 滑動(dòng)摩擦力:大小,;方向,與物體相對(duì)滑動(dòng)方向相反 靜摩擦力:大小,;方向,與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反 力的合成與分解 基本規(guī)則:平行四邊形定則, 一個(gè)常用方法:正交分解法 (二)本章復(fù)習(xí)思路突破 Ⅰ 物理思維方法 l、具體——抽象思維方法 從大量生活實(shí)例中抽象出“力是物體
25、間的相互作用”,再把這種抽象具體形象化――用有向線段進(jìn)行描述,通過(guò)這種方法,把對(duì)力的計(jì)算轉(zhuǎn)化為幾何問(wèn)題來(lái)處理。 2、等效替代方法 合力和分力可以等效替代,而不改變其作用效果。這是物理學(xué)中研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)常用的方法。 Ⅱ 基本解題思路 1、認(rèn)清研究對(duì)象:從題目所給的信息來(lái)選取有關(guān)物體作為研究對(duì)象,是解題的出發(fā)點(diǎn)。 2、正確受力分析:分析研究對(duì)象受哪些力的作用,畫出受力圖,做到不多力,不少力。 3、列方程求解:據(jù)物理規(guī)律先用字母列方程,整理出待求量的表達(dá)式,統(tǒng)一單位,代入數(shù)據(jù)求解。 (三)知識(shí)要點(diǎn)追蹤 關(guān)于受力分析 物體受力分析是力學(xué)知識(shí)中的基礎(chǔ),也是其重要內(nèi)容。正確分析物體的受力
26、情況,是研究力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵,是必須掌握的基本功。 對(duì)物體進(jìn)行受力分析,主要依據(jù)力的概念,分析物體所受到的其他物體的作用。具體方法如下: 1、明確研究對(duì)象,即首先要確定要分析哪個(gè)物體的受力情況。 2、隔離分析:將研究對(duì)象從周圍環(huán)境中隔離出來(lái),分析周圍物體對(duì)它都施加了哪些作用。 3、按一定順序分析:先重力,后接觸力(彈力、摩擦力)。其中重力是非接觸力,容易遺漏,應(yīng)先分析;彈力和摩擦力的有無(wú)要依據(jù)其產(chǎn)生的條件認(rèn)真分析。 4、畫好受力分析圖。要按順序檢查受力分析是否全面,做到不“多力”也不“少力”。 (四)本章專題剖析 [例1]如圖所示,物體受到互相垂直的兩個(gè)力F1、F2的作用,若兩力大
27、小分別為5N、5N,求這兩個(gè)力的合力. 解析:根據(jù)平行四邊形定則作出平行四邊形,如圖所示,由于F1、F2相互垂直,所以作出的平行四邊形為矩形,對(duì)角線分成的兩個(gè)三角形為直角三角形,由勾股定理得: N=10 N 合力的方向與F1的夾角θ為: θ=30° 點(diǎn)評(píng):今后我們遇到的求合力的問(wèn)題,多數(shù)都用計(jì)算法,即根據(jù)平行四邊形定則作出平行四邊形后,通過(guò)解其中的三角形求合力.在這種情況下作的是示意圖,不需要很嚴(yán)格,但要規(guī)范,明確哪些該畫實(shí)線,哪些該畫虛線,箭頭應(yīng)標(biāo)在什么位置等. [例2] 如左圖所示,物體受到大小相等的兩個(gè)拉力的作用,每個(gè)拉力均為200 N,兩力之間的夾角為
28、60°,求這兩個(gè)拉力的合力。 解析:根據(jù)平行四邊形定則,作出示意圖(如右圖所示),它是一個(gè)菱形,我們可以利用其對(duì)角線垂直平分,通過(guò)解其中的直角三角形求合力. N=346 N 合力與F1、F2的夾角均為30°. 小結(jié):(1)求矢量時(shí)要注意不僅要求出其大小,還要求出其方向,其方向通常用它與已知矢量的夾角表示. (2)要學(xué)好物理,除掌握物理概念和規(guī)律外,還要注意提高自己應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力. [例3]如圖(甲),半圓形支架BAO,兩細(xì)繩OA與OB結(jié)于圓心O,下懸重為G的物體,使OA繩固定不動(dòng),在將OB繩的B端沿半圓支架從水平位置逐漸移至豎直的位置C的過(guò)程中,分析OA
29、繩與OB繩所受力的大小如何變化? 解析: 因?yàn)槔K結(jié)O受到重物的拉力T,所以才使OA繩和OB繩受力,因此將拉力T分解為和,如圖(乙),OA繩固定,則的方向不變,在OB繩向上靠近OC的過(guò)程中,在、、三個(gè)位置,兩繩受的力分別為和,和,和,從圖形上看出一直減小,而卻是先變小后增大,當(dāng)OB與OA垂直時(shí)最?。? 點(diǎn)評(píng):(1)這類平衡問(wèn)題,是一個(gè)物體受到三個(gè)力(或可等效為三個(gè)力)而平衡,其中一個(gè)力的大小和方向是確定的(如重力)而另一個(gè)力的方向始終不變,第三個(gè)力的大小和方向都可改變.問(wèn)第三個(gè)力取什么方向這個(gè)力有最小值.當(dāng)?shù)谌齻€(gè)力的方向跟第二個(gè)力垂直時(shí),有最小值,這一規(guī)律搞清楚后,運(yùn)用作圖法或計(jì)算法就比
30、較方便了。 (2)通過(guò)平行四邊形的鄰邊和對(duì)角線長(zhǎng)短關(guān)系或變化情況,做一些較為復(fù)雜的定性分析,從圖上就可以看出結(jié)果,得出結(jié)論。這種方法稱為圖解法。 (五)課堂練習(xí) 1、將一個(gè)力F分解為不為零的兩個(gè)分力,下列哪些分解結(jié)果是不可能的 A.分力之一垂直于F B.兩個(gè)分力都在同一條直線上 C.一個(gè)分力的大小與F的大小相等 D.一個(gè)分力與F相等 2、兩根長(zhǎng)度相等的輕繩,下端懸掛一質(zhì)量為m的物體,上端分別固定于天花板上的A、B兩點(diǎn),已知兩繩所能經(jīng)受的最大拉力均為FT,則每根輕繩的長(zhǎng)度不得短于多少? 3、質(zhì)量為2 kg的物體放在水平地板上,
31、用一輕彈簧水平拉該物體,當(dāng)物體剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)了3 cm,當(dāng)拉著物體前進(jìn)時(shí),彈簧伸長(zhǎng)2 cm,已知彈簧的勁度系數(shù)為k= 200 N/m(g=10 N/kg),求: (1)物體所受的最大靜摩擦力為多少? (2)物體和地板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 4、如圖所示,物重30 N,用OC繩懸掛在O點(diǎn),OC繩能承受最大拉力為20N,再用一繩系OC繩的A點(diǎn),BA繩能承受的最大拉力為30 N,現(xiàn)用水平力拉BA,可以把OA繩拉到與豎直方向成多大角度? 參考答案: 1、D 2、l≥ 3、解析:(1)根據(jù)胡克定律,F(xiàn)=k x,當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)3 cm時(shí),彈簧的拉力為6 N;彈簧伸長(zhǎng)2 cm時(shí),彈簧的拉力為4 N.再由平衡的知識(shí),可得物體所受的最大靜摩擦力為6 N. (2)滑動(dòng)摩擦力為Ff=4 N,正壓力FN=G=20 N,所以動(dòng)摩擦因數(shù)μ=Ff/FN=0.2 4、解析:當(dāng)OA繩與豎直方向的夾角θ逐漸增大時(shí),OA和BA繩中的拉力都逐漸增大.其中某一根的拉力達(dá)到它本身能承受的最大拉力時(shí),就不能再增大角度了.顯然,OA繩中的拉力先達(dá)到這一要求. 所以有cosθ= 所以θ=30° ★課余作業(yè) 復(fù)習(xí)本章內(nèi)容,準(zhǔn)備章節(jié)過(guò)關(guān)測(cè)試。
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