(四)实例分析

已知一个力的大小和方向不加任何条件的限制则它的分解情况如何？

请学生回答：应有无数种分解的方法，因为可以这个力为对角线做出无数个平行四边形。

教师展示课件。(用几何画板做的课件)

教师：在实际应用中是根据力的作用效果来分解的。

1、实例分析

实例1：如图斜面上物体重力的分解

学生讨论：斜面上的物体在重力的作用下实际上有哪两种效果？

学生回答：沿斜面产生下滑的趋势和垂直斜面产生下压作用。

如图所示，斜面上的物体的重力可分解为沿斜面向下的分力和垂直斜面向下的分力。

　　　　　 F₁ = Fsinθ

　　　　　 F₂ = Fcosθ

将θ角取不同值时，F₁、F₂的值填入表中

DIS演示实验：

装置介绍：略

学生记录数据填入表格。

比较分析数据与理论计算相同

实例2：如图水平面上的物体受一个倾斜向上的拉力F作用时，根据实际作用效果，把拉力F分解两分力。

　演示实验：把物体放在水平放置的大一点的毛刷上，

当加一个倾斜向上的力时，请学生观察毛刷上边毛的形

状的变化情况。

学生讨论分析：拉力F作用实际上有哪两种效果？

学生回答：F产生了向上拉的效果和水平向前拉的效果。

可分解竖直向上的分力F₁和水平向前的分力F₂ 。

实例3：用刀劈木柴

学生讨论：刀向下劈木柴的力的实际作用效果。

学生回答：使木柴被刀向两面推开(劈开)

分力的方向如何？

教师引导学生应从木柴被刀向两面推开的角度来分析，可确定两个分力的方向。

学生回答：垂直刀的两个侧面，如图所示。

学生讨论：分力F₁、F₂的大小与刀刃的夹角的关系

学生回答：刀刃的夹角越小，则F₁、F₂越大。

可以解释引入新课时留有的问题。

2、归纳总结：按力的实际效果分解一个力的思路，在学生充分讨论的基础上，由学生分析归纳：

(1)确定力的实际作用效果

(2)确定分力的方向

(3)由平行四边形定则画出平行四边形

小结：略

(三)、通过实验和类比探究规律

1、实验装置介绍

　 实验3：(学生分组实验)实验装置简单介绍：

如图自制DIS实验装置，其中AB、CD两绳与

力传感器相连，力传感器与数据采集器相连，

BO、CO绳的拉力可由数据采集器直接得到，O

点所挂砝码的质量已知(质量已知的砝码一组)。

2、学生实验探究

请同学们分组实验操作，提示学生正确安装仪器。

学生操作四次(作的快的同学可多进行几次)为了实验方便，请学生在这几次实验中都保持OB⊥OC。

第一次：在结点O处挂上钩码让绳OB⊥OC。记录两绳的拉力、钩码的重力及O点和位置填入表格中。

第二次：改变钩码的个数，重复第一次操作。

第三次：改变第一次操作中的O点的位置，同前面操作记录数据。

第四次：改变第二次操作中的O点的位置，同前面操作记录数据。

请同学们分析实验数据在实验误差允许的范围内得出结论：力的分解遵循平行四边形定则。

3、通过归纳、总结得出规律

启发学生回答：

(1)分力的合力就是原来被分解的那个力。

(2)这几个力与原来那个力可“等效代替”。

(3)力的分解是力的合成的逆运算

(4)应该遵循平行四边形定则

设问3：怎样分解一个已知力？

(一)引入

1、观察演示实验提出问题

演示实验1：用一根细线系住砝码并提起砝码，然后用同一根细线对折后系住砝码，用两手分开细线拉物体，增大夹角直到细线断掉。

设问1：为什么用一根细线提起砝码细线没断，用两根细线提物体时细线反而断掉了?

2、导入新课

我们可以用这节课学习的内容力的分解的知识来回答上面的问题。

(二)通过实验建立概念

1、实验探究

装置介绍：实验2：(学生分组实验)如图，　 略

学生分组实验：一块木板上面固定一张白纸，在把一

根橡皮绳的两端固定在木板上,并在两绳结点处系两细线，第一次用竖直向下的一个力F拉伸两根橡皮绳,使结点到达某一位置。请学生回答观察到的现象。

引导学生观察分析：橡皮绳OA、OB都发生了形变，说明力F产生了两个效果，这两个作用效果相当于两个分别沿OA、OB的拉力产生的，可以用两个沿OA、OB方向的拉力F₁、F₂同时作用于结点上来替代F让结点到达相同的位置而使其效果不变。

根据分析请同学继续进行实验操作：如图所示用两个力F₁、F₂同时作用于结点上来代替F，沿OA、OB方向拉橡皮绳来替代F让结点到达相同的位置而使其效果不变。

2、归纳总结

　　 学生通过对实验的观察和分析,理解力F_1‑­和F₂共同产生的效果与力F产生的效果是等效的,在引导学生结合已学过的力的合成一节内容归纳总结建立概念。　　　　　　　　

设问2：力的分解遵循什么规律？

3、教学的几个主要环节：本节课可以分为三主要个教学环节。

第一环节，通过情景和学生活动引人力的分解的概念。

第二环节，通过学生实验探究得出力的分解遵循平行四边形定则。

第三环节，为通过实例的分析、归纳总结力按作用效果分解的步骤和方法。

2、教学流程说明

活动I　 演示实验1

用一根细线系住砝码并提起砝码，然后用同一根细线对折后系住砝码，用两手分开细线拉物体，增大夹角直到细线断掉。

设置上述演示实验的目的是激发学生的学习兴趣和求知欲望，通过设问I引入新课。

活动Ⅱ　 学生分组实验1

用一个力平行板面拉两端固定好的一根橡皮绳的结点位置，用两个力同是作用于橡皮绳的结点位置让其产生相同的效果。让学生边实验边分析力的作用效果怎样，总结得出概念。

　 设置这个学生分组实验的目的是让学生通过实验理解分力与合力的等效性并建立分力和力的分解的概念。

问题I　 设问2

目的是过渡到下一个探究过程。

活动Ⅲ　 学生实验2

用自制DIS实验装置探究力的分解遵循的规律。用力传感器测绳的拉力，为了实验的简便可让两绳的拉力方向互相垂直。学生经过自己的探究得出力的分解也遵循平行四边形定则。

设置这个学生分组实验的目的是让学生通过探究得出力的分解也遵循平行四边形定则。

问题Ⅱ　 设问3

目的是过渡到下一个教学环节

活动Ⅳ 　实例、练习

实例分析：(演示实验)

(1)静止在斜面上的物体不受其它外力的作用，它的重力按实际效果分解的DIS实验。按平行四边形定测得到的与用DIS实验测得的是一致的。

(2)水平面上的物体受一个倾斜向上的拉力F作用时，拉力F的分解。

(3)刀刃劈物时力的分解演示实验，学生分析作用在刀上的向下的力按作用效果的两个分力的方向。

设置的目的是通过把问题转化为简单的几个演示实验，便于突破难点，得到按作用效果分解一个力的基本步骤和方法。

1、教学流程图

本设计的内容包括分力和合力的概念，力的分解两部分内容。

本设计的基本思路是：以生活中的常见现象和实验为基础，通过探究、分析、建立分力、力的分解概念。从等效的角度根据实验结论，通过分析、比较，各次的分力的作用效果，归纳总结得出力的分解遵循平行四边形定则。通过简单实际问题的分析、讨论，归纳出按实际效果分解一个力的思路。

　　 本设计要突出的重点是：分力、力的分解的概念和利用平行四边形定则进行力的分解。方法是：以生活中的常见现象入手，通过演示实验、学生分组实验，结合学生的亲身感受，从等效性的角度，通过分析、推理，建立分力和力的分解的概念，进而通过DIS学生分组实验得出力的分解同样遵循平行四边形定则。

　　 本设计要突破的难点是：按实际作用效果分解力。方法是：结合简单实例，并通过演示实验，把抽象的问题转化为直观形象的问题，根据具体情况，分析力作用的实际效果，按实际效果的方向分解力，然后从简单问题中归纳出规律，并推广一般情况。

本设计强调学生的主动参与，重视概念、规律的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，重视学生合作意识和合作能力的培养。

完成本设计的内容约需2课时。

2、教学课件　 力的分解课件(几何画板)

1、教学器材

(1)演示实验器材：一个1kg的砝码，一根细线，物品、刀刃的夹角不同的两把刀(刀刃的夹角差距要大些)、GQY数字化实验室数据采集分析器、GQY多功能实验台、斜面上力分解实验仪、小车、两个力传感器等，一端系有细绳的木块等

(2)学生分组实验器材：木板、橡皮绳、细绳若干、白纸、图钉、自制定量研究力的分解遵循平行四边形定则的DIS实验器材、力传感器、数据采集器、计算机 等

教学重点：理解分力和力的分解的概念，利用平行四边形定则进行力的分解。

教学难点：按实际作用效果分解力。