(四)實例分析

已知一個力的大小和方向不加任何條件的限制則它的分解情況如何？

請學生回答：應有無數(shù)種分解的方法，因為可以這個力為對角線做出無數(shù)個平行四邊形。

教師展示課件。(用幾何畫板做的課件)

教師：在實際應用中是根據(jù)力的作用效果來分解的。

1、實例分析

實例1：如圖斜面上物體重力的分解

學生討論：斜面上的物體在重力的作用下實際上有哪兩種效果？

學生回答：沿斜面產(chǎn)生下滑的趨勢和垂直斜面產(chǎn)生下壓作用。

如圖所示，斜面上的物體的重力可分解為沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力。

　　　　　 F₁ = Fsinθ

　　　　　 F₂ = Fcosθ

將θ角取不同值時，F₁、F₂的值填入表中

DIS演示實驗：

裝置介紹：略

學生記錄數(shù)據(jù)填入表格。

比較分析數(shù)據(jù)與理論計算相同

實例2：如圖水平面上的物體受一個傾斜向上的拉力F作用時，根據(jù)實際作用效果，把拉力F分解兩分力。

　演示實驗：把物體放在水平放置的大一點的毛刷上，

當加一個傾斜向上的力時，請學生觀察毛刷上邊毛的形

狀的變化情況。

學生討論分析：拉力F作用實際上有哪兩種效果？

學生回答：F產(chǎn)生了向上拉的效果和水平向前拉的效果。

可分解豎直向上的分力F₁和水平向前的分力F₂ 。

實例3：用刀劈木柴

學生討論：刀向下劈木柴的力的實際作用效果。

學生回答：使木柴被刀向兩面推開(劈開)

分力的方向如何？

教師引導學生應從木柴被刀向兩面推開的角度來分析，可確定兩個分力的方向。

學生回答：垂直刀的兩個側(cè)面，如圖所示。

學生討論：分力F₁、F₂的大小與刀刃的夾角的關系

學生回答：刀刃的夾角越小，則F₁、F₂越大。

可以解釋引入新課時留有的問題。

2、歸納總結：按力的實際效果分解一個力的思路，在學生充分討論的基礎上，由學生分析歸納：

(1)確定力的實際作用效果

(2)確定分力的方向

(3)由平行四邊形定則畫出平行四邊形

小結：略

(三)、通過實驗和類比探究規(guī)律

1、實驗裝置介紹

　 實驗3：(學生分組實驗)實驗裝置簡單介紹：

如圖自制DIS實驗裝置，其中AB、CD兩繩與

力傳感器相連，力傳感器與數(shù)據(jù)采集器相連，

BO、CO繩的拉力可由數(shù)據(jù)采集器直接得到，O

點所掛砝碼的質(zhì)量已知(質(zhì)量已知的砝碼一組)。

2、學生實驗探究

請同學們分組實驗操作，提示學生正確安裝儀器。

學生操作四次(作的快的同學可多進行幾次)為了實驗方便，請學生在這幾次實驗中都保持OB⊥OC。

第一次：在結點O處掛上鉤碼讓繩OB⊥OC。記錄兩繩的拉力、鉤碼的重力及O點和位置填入表格中。

第二次：改變鉤碼的個數(shù)，重復第一次操作。

第三次：改變第一次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數(shù)據(jù)。

第四次：改變第二次操作中的O點的位置，同前面操作記錄數(shù)據(jù)。

請同學們分析實驗數(shù)據(jù)在實驗誤差允許的范圍內(nèi)得出結論：力的分解遵循平行四邊形定則。

3、通過歸納、總結得出規(guī)律

啟發(fā)學生回答：

(1)分力的合力就是原來被分解的那個力。

(2)這幾個力與原來那個力可“等效代替”。

(3)力的分解是力的合成的逆運算

(4)應該遵循平行四邊形定則

設問3：怎樣分解一個已知力？

(一)引入

1、觀察演示實驗提出問題

演示實驗1：用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。

設問1：為什么用一根細線提起砝碼細線沒斷，用兩根細線提物體時細線反而斷掉了?

2、導入新課

我們可以用這節(jié)課學習的內(nèi)容力的分解的知識來回答上面的問題。

(二)通過實驗建立概念

1、實驗探究

裝置介紹：實驗2：(學生分組實驗)如圖，　 略

學生分組實驗：一塊木板上面固定一張白紙，在把一

根橡皮繩的兩端固定在木板上,并在兩繩結點處系兩細線，第一次用豎直向下的一個力F拉伸兩根橡皮繩,使結點到達某一位置。請學生回答觀察到的現(xiàn)象。

引導學生觀察分析：橡皮繩OA、OB都發(fā)生了形變，說明力F產(chǎn)生了兩個效果，這兩個作用效果相當于兩個分別沿OA、OB的拉力產(chǎn)生的，可以用兩個沿OA、OB方向的拉力F₁、F₂同時作用于結點上來替代F讓結點到達相同的位置而使其效果不變。

根據(jù)分析請同學繼續(xù)進行實驗操作：如圖所示用兩個力F₁、F₂同時作用于結點上來代替F，沿OA、OB方向拉橡皮繩來替代F讓結點到達相同的位置而使其效果不變。

2、歸納總結

　　 學生通過對實驗的觀察和分析,理解力F_1‑­和F₂共同產(chǎn)生的效果與力F產(chǎn)生的效果是等效的,在引導學生結合已學過的力的合成一節(jié)內(nèi)容歸納總結建立概念�！　　　　　　　�

設問2：力的分解遵循什么規(guī)律？

3、教學的幾個主要環(huán)節(jié)：本節(jié)課可以分為三主要個教學環(huán)節(jié)。

第一環(huán)節(jié)，通過情景和學生活動引人力的分解的概念。

第二環(huán)節(jié)，通過學生實驗探究得出力的分解遵循平行四邊形定則。

第三環(huán)節(jié)，為通過實例的分析、歸納總結力按作用效果分解的步驟和方法。

2、教學流程說明

活動I　 演示實驗1

用一根細線系住砝碼并提起砝碼，然后用同一根細線對折后系住砝碼，用兩手分開細線拉物體，增大夾角直到細線斷掉。

設置上述演示實驗的目的是激發(fā)學生的學習興趣和求知欲望，通過設問I引入新課。

活動Ⅱ　 學生分組實驗1

用一個力平行板面拉兩端固定好的一根橡皮繩的結點位置，用兩個力同是作用于橡皮繩的結點位置讓其產(chǎn)生相同的效果。讓學生邊實驗邊分析力的作用效果怎樣，總結得出概念。

　 設置這個學生分組實驗的目的是讓學生通過實驗理解分力與合力的等效性并建立分力和力的分解的概念。

問題I　 設問2

目的是過渡到下一個探究過程。

活動Ⅲ　 學生實驗2

用自制DIS實驗裝置探究力的分解遵循的規(guī)律。用力傳感器測繩的拉力，為了實驗的簡便可讓兩繩的拉力方向互相垂直。學生經(jīng)過自己的探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。

設置這個學生分組實驗的目的是讓學生通過探究得出力的分解也遵循平行四邊形定則。

問題Ⅱ　 設問3

目的是過渡到下一個教學環(huán)節(jié)

活動Ⅳ 　實例、練習

實例分析：(演示實驗)

(1)靜止在斜面上的物體不受其它外力的作用，它的重力按實際效果分解的DIS實驗。按平行四邊形定測得到的與用DIS實驗測得的是一致的。

(2)水平面上的物體受一個傾斜向上的拉力F作用時，拉力F的分解。

(3)刀刃劈物時力的分解演示實驗，學生分析作用在刀上的向下的力按作用效果的兩個分力的方向。

設置的目的是通過把問題轉(zhuǎn)化為簡單的幾個演示實驗，便于突破難點，得到按作用效果分解一個力的基本步驟和方法。

1、教學流程圖

本設計的內(nèi)容包括分力和合力的概念，力的分解兩部分內(nèi)容。

本設計的基本思路是：以生活中的常見現(xiàn)象和實驗為基礎，通過探究、分析、建立分力、力的分解概念。從等效的角度根據(jù)實驗結論，通過分析、比較，各次的分力的作用效果，歸納總結得出力的分解遵循平行四邊形定則。通過簡單實際問題的分析、討論，歸納出按實際效果分解一個力的思路。

　　 本設計要突出的重點是：分力、力的分解的概念和利用平行四邊形定則進行力的分解。方法是：以生活中的常見現(xiàn)象入手，通過演示實驗、學生分組實驗，結合學生的親身感受，從等效性的角度，通過分析、推理，建立分力和力的分解的概念，進而通過DIS學生分組實驗得出力的分解同樣遵循平行四邊形定則。

　　 本設計要突破的難點是：按實際作用效果分解力。方法是：結合簡單實例，并通過演示實驗，把抽象的問題轉(zhuǎn)化為直觀形象的問題，根據(jù)具體情況，分析力作用的實際效果，按實際效果的方向分解力，然后從簡單問題中歸納出規(guī)律，并推廣一般情況。

本設計強調(diào)學生的主動參與，重視概念、規(guī)律的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育，重視學生合作意識和合作能力的培養(yǎng)。

完成本設計的內(nèi)容約需2課時。

2、教學課件　 力的分解課件(幾何畫板)

1、教學器材

(1)演示實驗器材：一個1kg的砝碼，一根細線，物品、刀刃的夾角不同的兩把刀(刀刃的夾角差距要大些)、GQY數(shù)字化實驗室數(shù)據(jù)采集分析器、GQY多功能實驗臺、斜面上力分解實驗儀、小車、兩個力傳感器等，一端系有細繩的木塊等

(2)學生分組實驗器材：木板、橡皮繩、細繩若干、白紙、圖釘、自制定量研究力的分解遵循平行四邊形定則的DIS實驗器材、力傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機 等

教學重點：理解分力和力的分解的概念，利用平行四邊形定則進行力的分解。

教學難點：按實際作用效果分解力。