力的合成高一物理教案

時(shí)間：2023-12-05 13:10:06 教案我要投稿

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力的合成高一物理教案

　　作為一名為他人授業(yè)解惑的教育工作者，時(shí)常需要用到教案，教案有助于順利而有效地開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。那么寫(xiě)教案需要注意哪些問(wèn)題呢？以下是小編幫大家整理的力的合成高一物理教案，歡迎大家借鑒與參考，希望對(duì)大家有所幫助。

力的合成高一物理教案

力的合成高一物理教案1

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1、理解合力與力的合成的概念

　　2、掌握力的平行四邊形定則

　　3、會(huì)用作圖法和直角三角形知識(shí)求共點(diǎn)力的合力

　　4、初步體會(huì)等效替代的物理思維方法

　　二、重點(diǎn)難點(diǎn)

　　1、運(yùn)用等效替代思想理解合力概念是本節(jié)思維方式上的一大難點(diǎn)

　　2、平行四邊形定則是一切矢量所遵循的運(yùn)算法則，由代數(shù)求和擴(kuò)充到矢量求和既是知識(shí)的跨越，也是概念的延伸，必然給初學(xué)者帶來(lái)難度

　　三、教學(xué)方法演示實(shí)驗(yàn)、歸納、總結(jié)

　　四、教具平行四邊形定則演示器，合力與分力關(guān)系模擬演示器、三角板、彈簧秤2個(gè)、鉤碼

　　五、課時(shí)：1節(jié)

　　六、教學(xué)過(guò)程

　　（一）演示實(shí)驗(yàn)1

　　圖a圖b

　　將兩個(gè)彈簧秤按圖a方式懸掛砝碼，使砝碼靜止，然后用一個(gè)彈簧秤懸掛同一砝碼，使砝碼靜止，可見(jiàn)力f產(chǎn)生的效果跟原來(lái)f1和f2共同產(chǎn)生的效果相同。思考題：力f與力f1和f2之間有一種什么關(guān)系？————效果相同，可以相互替代。

　　（二）概念講授：

　　合力、力的合成一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的'效果與一個(gè)力對(duì)物體作用產(chǎn)生的效果相同時(shí)，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。求幾個(gè)力的合力叫做力的合成。強(qiáng)調(diào)“等效替代”思想

　�。ㄈ┰鯓忧髱讉€(gè)力的合力？

　　演示實(shí)驗(yàn)2：運(yùn)用平行四邊形定則演示器完成教材所述實(shí)驗(yàn)。結(jié)論：如果用表示兩個(gè)共點(diǎn)力f1和f2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，合力f的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來(lái)，這叫做力的平行四邊形定則。解釋共點(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同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。平行四邊形定則的具體應(yīng)用方法有兩種：

　　1、圖解法：

　�。�1）兩個(gè)共點(diǎn)力的合成：從力的作用點(diǎn)作兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示，然后以f1、f2為邊作平行四邊形，對(duì)角線的長(zhǎng)度即為合力的大小，對(duì)角線的方向即為合力的方向。用直尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度，依據(jù)力的標(biāo)度折算出合力的大小，用量角器量出合力與其中一個(gè)力之間的夾角θ。如圖所示

　　圖中f1=50n，f2=40n，合力f=80n 。

　�。�2）兩個(gè)以上共點(diǎn)力的合成：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。2、計(jì)算法先依據(jù)平行四邊形定則畫(huà)出力的平行四邊形，然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式（如余弦定理）算出對(duì)角線所表示的合力的大小和方向。當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí)，有： f=√f12+f22tanθ=f2/f1

　　例題1：講授教材例題例題2：如圖所示，一個(gè)木塊放在水平桌面上，在水平方向共受到三個(gè)力即f1、f2和靜摩擦力作用，而且三個(gè)力的合力為零，其中f1=10n，f2=2n，若撤去力f1，則木塊在水平方向受到的合力多少？

　　解：f1和f2的合力f12＝f1－f2＝8n，方向向右，又因物體受三力作用且合力為零，故靜摩擦力f＝8n，方向向左。若撤去力f1，則木塊受f2作用而有向左運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，此時(shí)物體受到的靜摩擦力為2n，方向向右，木塊仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，木塊在水平方向受到的合力為零。

　　（四）合力大小的范圍：運(yùn)用合力與分力關(guān)系模擬演示器，讓兩個(gè)力f1和f2之間的夾角θ由0°→180°變化，可以得到

　�。�1）合力f隨θ的增大而減小。

　�。�2）當(dāng)θ=0°時(shí)，f有最大值fmax=f1+f2，當(dāng)θ=180°時(shí)，f有最小值fmin=f1—f2

力的合成高一物理教案2

　　一、應(yīng)用解法分析動(dòng)態(tài)問(wèn)題

　　所謂解法就是通過(guò)平行四邊形的鄰邊和對(duì)角線長(zhǎng)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(xì)繩AO、BO懸掛一重物，BO水平，O為半圓形支架的圓心，懸點(diǎn)A和B在支架上.懸點(diǎn)A固定不動(dòng)，將懸點(diǎn)B從1所示位置逐漸移到C點(diǎn)的過(guò)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(dòng)態(tài)問(wèn)題的一般步驟：

　　(1)進(jìn)行受力分析

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

　　(2)畫(huà)三力平衡

　　由三力平衡知識(shí)可知，其中兩個(gè)變力的合力必與恒力等大反向，因此先畫(huà)出與恒力等大反向的力，再以此力為對(duì)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(gè)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(dòng)，繩OB在豎直平面內(nèi)由水平方向向上轉(zhuǎn)動(dòng)，則在繩OB由水平轉(zhuǎn)至豎直的過(guò)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(gè)相互垂直的方向分解的方法，是處理相對(duì)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(jiǎn)為同向、反向或垂直方向的分力，便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式解決矢量的運(yùn)算，“分解”的目的是為了更好地“合成”.

　　3.適用情況：適用于計(jì)算三個(gè)或三個(gè)以上力的合成.

　　4.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)，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(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(diǎn)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(gè)共點(diǎn)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(gè)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(yùn)動(dòng).已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，那么木塊受到的滑動(dòng)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(shí)際應(yīng)用

　　例3 壓榨機(jī)結(jié)構(gòu)如6所示，B為固定鉸鏈，A為活動(dòng)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(shí)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(shí)鑿子推開(kāi)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(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)使 θ角變小時(shí)，兩板對(duì)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(diǎn)系住一重物P，細(xì)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(xì)繩最大只能承受200 N的拉力，那么C點(diǎn)懸掛物體的重量最

　　多為多少，這時(shí)細(xì)繩的哪一段即將被拉斷?

　　參考答案

　　解題方法探究

　　例1 見(jiàn)解析

　　解析在支架上選取三個(gè)點(diǎn)B1、B2、B3，當(dāng)懸點(diǎn)B分別移動(dòng)到B1、B2、B3各點(diǎn)時(shí)，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(shí)，F(xiàn)TB最小.

　　變式訓(xùn)練1 D

　　例2 F=103 N，方向與x軸負(fù)向的夾角為30°

　　解析以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，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(fù)向夾角β=30°，如甲所示.

　　先把這三個(gè)力分解到x軸和y軸上，再求它們?cè)趚軸、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(lái)的三個(gè)力就變成互相垂直的兩個(gè)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(fù)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(gè)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(gè)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(jìn)行分解如所示，由幾何關(guān)系易得，推開(kāi)AC面的力為F1=F/tan 30°=1003 N.

　　推開(kāi)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(shí)，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(gè)物體受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，則三個(gè)力的任意兩個(gè)力的合力大小等于第三個(gè)力大小，方向與第三個(gè)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(dá)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(dá)到最大時(shí)，AC繩的張力還沒(méi)有達(dá)到最大值，在該條件下，BC段繩子即將斷裂.

　　設(shè)F2達(dá)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(dá)到最大時(shí)，BC繩的張力已經(jīng)超過(guò)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(diǎn)懸掛物體的重量最多為100 N，這時(shí)細(xì)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(gè)方向進(jìn)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.

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