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“力的分解”教学实施方案

江苏省南京师大附中　王小平

【教学目标】
●知识与技能
1．知道分力的概念及力的分解的含义。认识到力的分解与力的合成互为逆运算并满足平行四边形定则。
2．了解力的分解具有惟一性的条件。掌握根据力的效果进行分解的方法。
二、过程与方法
1．培养观察、实验能力，学生通过观察实验理解力的等效性。学会用作图法和计算法去处理问题，学习用数学工具解决物理问题的方法，培养运用数学工具解决物理问题的能力。
2．强化“等效替代”的科学方法。
三、情感、态度与价值观
1．学习和领会“等效替代”的科学思想。
2．通过联系实际，培养学生研究周围事物的习惯，培养学生分析观察能力、物理思维能力和科学的研究态度。
3．通过学生的学习，使学生了解到物理规律与数学规律之间存在的和谐美。
【教学重点】
理解力的分解是力的合成的逆运算，利用平行四边形进行力的分解。在具体情况中运用平行四边形定则进行力的分解。在具体问题中正确确定力的作用效果从而明确力的方向，根据平行四边形法则进行力的分解。
【教学难点】
力的分解具有惟一性的条件。正确确定分力的方向。求解分力大小的数学方法。
【教学方法】
实验法、类推法。
【教学过程】
一、新课引入
设问1：为什么帆船可以逆风行舟？（学生讨论，教师不给结果。）
趣味实验：“四两拨千斤”实验及对实验现象的解释。（学生讨论，教师不给结果。）
要清楚地解释以上现象正是本节课的学习内容。
二、新课展开
设问2（回顾、铺垫）：什么叫合力？什么叫力的合成？合成遵循什么法则？合成遵循的原则是什么？力产生的效果是什么？
教师总结：如果原来几个力产生的效果跟一个力产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。求几个力的合力叫做力的合成；力的合成遵循力的平行四边形定则。
设问3：什么是分力？什么是力的分解？分解遵循什么法则？
1．几个力，如果它们产生的效果跟原来一个力产生的效果相同，这几个力就叫做原来的那个力的分力。
2．求一个已知力的分力叫做力的分解。
3．力的分解是力的合成的逆运算，力的分解遵循平行四边形法则。


问题探讨1：如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（如图）。这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力，而不像力的合成那样，一对已知力的合成只有一个确定的结果。那么要使一个力的分解是惟一的，对两分力有什么要求？
引导：①如果已知两个分力的方向，分力有几组可能的解？
②如果已知两个分力的大小，分力有几组可能的解？
③如果已知一个分力的大小和另一个分力的方向，分力有几组可能的解？
④如果已知一个分力的大小和方向，分力有几组可能的解？
讨论得出：要使一个力的分解有惟一解有下列可能：
①已知两个分力方向。
②已知一个分力大小和方向。
设问4：对一个具体的分解如何确定两个分力的方向？（引导学生根据力的作用效果（压、拉）来确定两个分力的方向。）
1．演示实验：将图中球的重力进行合理的分解。

（通过在物体和挡板间增加海绵来放大形变效果，这本身也是一个很好的实验手段。）
结论：重力的效果是使物体垂直压挡板和斜面。
2．感知力的作用效果实验：
实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铁钉与橡皮筋连接，钉尖端卡在手心处，用另一只手向下拉铁钉与橡皮筋的连接处，体会一下向下的拉力F产生的效果？

教师总结并分析：图中拉力F分解成F1和F2，F1压缩铁钉，F2拉伸橡皮筋。尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解。
问题探讨2：如何具体地确定两个分力的大小？（解析法、图示法）
例1：将一个物体放在斜面上，物体受到竖直向下的重力，重力产生的作用效果如何？
学生分析：效果一：使物体沿斜面下滑。效果二：使物体紧压斜面。
大小为：F1＝Gsinθ，F2＝Gcosθ。
分析讨论：
当斜面倾角θ增大时，分析F1和F2如何变化？随θ角的增大，F1增大，F2减小。
解释：高大的桥为什么要造很长的引桥？公园的滑梯为什么较陡？
例2：用两根轻质的绳子AB和BC吊一个0．5kg的灯如果BC绳处于平，AB绳与水平夹角为60°，求绳AB和BC所受的拉力。（g＝9．8N/kg）

总结：求解分力大小时可用解三角形的方法和图示法。作图法直观、但误差较大，特殊角度时用计算法，精确、简便。
呼应引入新课时遗留的问题：
A．对逆风行舟现象的解释
B．对“四两拨千斤”
探索性实验：利用直尺、钩码大致地测量出棉线的最大拉力。
三、小结
1．力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的，但分力与合力是在相同的作用效果的前提下相互替换，在此意义上分解是唯一的。
2．力的分解是解决问题的一种手段，一个力应该怎样分解取决于解决问题的需要。
3．计算分力大小的主要方法是解三角形。