2018版高中物理第5章力與平衡第2節(jié)力的分解課件魯科版.pptx

第2節(jié)力的分解 教師備課參考 核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標 物理觀念1 知道分力和力的分解的概念 2 理解力的分解是力的合成的逆運算 掌握分解力的方法 3 能應(yīng)用力的分解分析生產(chǎn)和生活中的相關(guān)問題 科學(xué)思維與科學(xué)探究1 體會等效替代的物理思想在探究自然規(guī)律中的作用 通過多舉例 多演示 讓學(xué)生將生活實際與物理概念相聯(lián)系 通過實例分析掌握力的效果分解法和正交分解法 2 結(jié)合三角形定則掌握圖解法求分力 合力的技巧 科學(xué)態(tài)度與責任1 通過力的分解的學(xué)習(xí) 體會物理規(guī)律與生活的聯(lián)系 2 進一步滲透等效替代的物理思想 教學(xué)重難點 教學(xué)重點分力的求解 教學(xué)難點1 力的分解的討論 2 力的分解方法的應(yīng)用 感悟解題規(guī)律 探尋基本知識 測評學(xué)習(xí)效果 探尋基本知識 樹立物理觀念 知識點一 分力力的分解 情境導(dǎo)學(xué) 為了行車方便和安全 高大的橋往往有很長的引橋 問題 1 在引橋上 汽車重力有什么作用效果 2 從力的分解的角度分析 引橋很長有什么好處 答案 1 汽車重力的兩個作用效果是垂直橋面向下使汽車壓斜面和沿橋面向下使汽車下滑或阻礙汽車上行 2 高大的橋建造很長的引橋可以減小汽車重力沿斜面向下的分力 使行車更安全 知識梳理 1 分力 幾個力共同作用的效果與一個力的作用效果相同 則這幾個力叫那個力的分力 2 力的分解求一個已知力的叫做力的分解 3 力的分解法則把一個已知力F作為平行四邊形的對角線 那么與力F共點的平行四邊形的鄰邊就表示力F的兩個分力F1 F2 思考判斷 1 一個力只能分解為一組分力 2 力的分解遵循平行四邊形定則 3 某個分力的大小不可能大于合力 分力 知識點二 力的正交分解與力的分解的應(yīng)用 情境導(dǎo)學(xué) 已知豎直平面內(nèi)有一個大小為10N的力作用于O點 該力與x軸正方向之間的夾角為30 與y軸正方向之間的夾角為60 現(xiàn)將它分解到x軸和y軸方向上 則x軸和y軸上的分力Fx和Fy各是多少 答案 畫出坐標系及受力情況 如圖所示 已知兩分力方向 作出平行四邊形 由三角形關(guān)系得Fx Fcos30 5N Fy Fsin30 5N 知識梳理 1 力的正交分解 1 正交分解 把一個力分解為兩個互相的分力的方法 如圖所示 Fx Fy 2 優(yōu)點 將矢量運算轉(zhuǎn)化成的標量運算 2 力的分解的應(yīng)用當合力一定時 分力的和將隨著分力間夾角的改變而改變 兩個分力間的夾角越大 分力也就 1 斧子劈圓木較的力分解為較的分力 2 石拱橋 將垂直向下的壓力轉(zhuǎn)化為兩個的分力 垂直 Fcos Fsin 坐標軸方向上 大小 方向 越大 小 大 斜向下 思考判斷 1 力的正交分解是指把一個力分解為水平和豎直兩個方向互相垂直的分力的方法 2 正交分解僅適用于矢量運算 3 當物體受多個力作用時 常用正交分解法進行力的運算 要點一 感悟解題規(guī)律 培養(yǎng)科學(xué)思維 力的分解的討論 將已知力分解時的常見情況 思路探究 題目中若以F1 F F2為邊作完整三角形 則F2最小是多少 答案 由幾何關(guān)系知F2最小為Fsin30 A 誤區(qū)警示力的分解的討論在已知合力的大小和方向以及一個分力的方向和另一個分力的大小時 將已知的合力分解需要注意無解 一解 雙解的條件 本例中 合力與已知方向的分力間的夾角為銳角 并且F F2 F Fsin30 故有雙解 教師備用 例1 1 2016 濟南模擬 多選 已知合力的大小和方向求兩個分力時 下列說法中正確的是 A 若已知兩個分力的方向 分解是唯一的B 若已知一個分力的大小和方向 分解是唯一的C 若已知一個分力的大小及另一個分力的方向 分解是唯一的D 此合力有可能分解成兩個與合力等大的分力 解析 已知兩個分力的方向 或一個分力的大小和方向 根據(jù)平行四邊形定則 只能畫一個平行四邊形 分解是唯一的 故選項A B正確 如果將合力分解時兩個分力夾角為120 且合力在其角平分線上 則兩個分力與合力等大 故選項D正確 若已知一個分力F1的大小和另一個分力F2的方向 設(shè)F2與F夾角為 若F1 Fsin 則無解 故選項C錯誤 ABD 針對訓(xùn)練1 1 2017 江西省南昌市高一測試 多選 地震的救援行動中 千斤頂發(fā)揮了很大作用 如圖所示是剪式千斤頂 當搖動把手時 螺紋軸就能迫使千斤頂?shù)膬杀劭繑n 從而將汽車頂起 當千斤頂兩臂間的夾角為120 時 汽車對千斤頂?shù)膲毫? 0 105N 此時下列判斷正確的是 A 此時兩臂受到的壓力大小均為2 0 105NB 此時千斤頂對汽車的支持力為4 0 105NC 若繼續(xù)搖動把手 將汽車頂起 兩臂受到的壓力將減小D 若繼續(xù)搖動把手 將汽車頂起 兩臂受到的壓力將增大 思路探究 1 汽車對千斤頂?shù)膲毫Ξa(chǎn)生的作用效果是什么 答案 對千斤頂?shù)膬杀郛a(chǎn)生壓力 2 千斤頂?shù)膲毫εc兩臂的作用力間滿足怎樣的運算關(guān)系 答案 平行四邊形定則 AC 要點二 力的實際效果分解 1 力的實際效果分解的思路 實際問題 確定分力的方向 作出平行四邊形 數(shù)學(xué)計算 求分力 2 常見實例分析 典例2 多選 物體所受重力為G 放在斜面上處于靜止狀態(tài) 斜面傾角為 將重力沿斜面方向和垂直斜面方向進行分解 如圖所示 則由圖可知 A G1 Gcos B G2 Gcos C 重力G的施力物體是地球D G1就是物體對斜面的壓力 思路探究 由力的分解知識可知G1 Gcos G2 Gsin 選項A正確 B錯誤 重力G的施力物體是地球 選項C正確 G1的大小等于物體對斜面的壓力 選項D錯誤 AC 規(guī)律方法按實際效果分解的方法在解決具體的物理問題時 一般都應(yīng)該感受并確立力的實際作用效果 按力的效果確定好分力的方向 然后畫出力的平行四邊形 從而轉(zhuǎn)化為根據(jù)已知邊角關(guān)系求解的幾何問題 教師備用 例2 1 如圖所示 用兩根承受的最大拉力相等 長度不等的細線AO BO懸掛一個中空鐵球 當在球內(nèi)不斷注入鐵沙時 則下列說法正確的是 A AO先被拉斷B BO先被拉斷C AO BO同時被拉斷D 條件不足 無法判斷 解析 依據(jù)力的作用效果將重力分解 如圖所示 據(jù)圖可知FB FA 又因為兩繩承受能力相同 故當在球內(nèi)不斷注入鐵沙時 BO繩先斷 選項B正確 B 針對訓(xùn)練2 1 重力為G的光滑小球 分別被垂直于斜面的擋板和沿豎直方向放置的擋板擋住 靜止在傾角為 的斜面上 如圖所示 求在甲 乙兩種情況下 擋板對小球的支持力之比是多少 斜面對小球的支持力之比是多少 解析 小球的重力有兩個作用效果 一個是使小球壓緊擋板 另一個是使小球壓緊斜面 所以可以把小球的重力按其效果分解為垂直于擋板方向的力G1和垂直于斜面向下的力G2 如圖所示 G1與板對小球的支持力F是一對平衡力 即G1 F G2與斜面對小球的支持力N是一對平衡力 即G2 N 對于圖 a 由數(shù)學(xué)知識可得 G1a Gsin G2a Gcos 則Fa Gsin Na Gcos 答案 cos cos2 要點三 力的正交分解 1 力的正交分解目的正交分解 分 的目的是為了更好地 合 2 方法步驟 1 建立坐標系 以共點力的作用點為坐標原點 直角坐標系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標軸上 2 正交分解各力 將每一個不在坐標軸上的力分解到x軸和y軸上 并求出各分力的大小 如圖所示 3 分別求出x軸 y軸上各力的分力的合力 即Fx合 F1x F2x F3xFy合 F1y F2y F3y 4 求共點力的合力 合力大小F合 合力的方向與x軸的夾角為 則tan 典例3 如圖所示 力F1 F2 F3 F4在同一平面內(nèi)構(gòu)成共點力 其中F1 20N F2 20N F3 20N F4 20N 各力之間的夾角在圖中已標出 求這四個共點力的合力大小和方向 解析 以力F2的方向為x軸的正方向 建立如圖所示的坐標系 將F1 F3 F4向兩坐標軸上分解得 方法總結(jié)優(yōu)先選用正交分解法的因素正交分解法是為了更方便地求合力 所以選擇正交分解法的題目有兩個特點 1 物體受力個數(shù)一般不少于三個 2 建立坐標系后各力與坐標軸的夾角已知 且為常見的特殊角 如30 45 60 等 教師備用 例3 1 在同一平面內(nèi)共點的四個力F1 F2 F3 F4的大小依次為19N 40N 30N和15N 方向如圖所示 求它們的合力 解析 如圖 甲 所示建立直角坐標系 把各個力分解到兩個坐標軸上 設(shè)x軸和y軸上的合力分別為Fx和Fy 有Fx F1 F2cos37 F3cos37 27N Fy F2sin37 F3sin37 F4 27N 針對訓(xùn)練3 1 如圖所示 水平地面上有一質(zhì)量為6kg的物體 在與水平方向成60 角斜向上 大小為20N的拉力F作用下勻速運動 求地面對物體的支持力和摩擦力大小 g取10m s2 解析 對物體進行受力分析 如圖所示 物體受重力mg 支持力N 拉力F 摩擦力f 建立直角坐標系 對力進行正交分解得y方向 N Fsin60 mg 0 x方向 f Fcos60 0解得N 60 10 N f 10N 答案 60 10 N10N 測評學(xué)習(xí)效果 演練當堂技法 1 多選 一個力F分解為兩個力F1和F2 下列說法正確的是 A F是物體實際受到的力B 物體同時受到F1 F2和F三個力的作用C F1和F2的共同作用效果與F相同D F1 F2和F滿足平行四邊形定則 ACD 解析 在力的分解中 合力是實際存在的力 選項A正確 F1和F2是力F按效果分解的兩個力 不是物體實際受到的力 選項B錯誤 F1和F2是力F的分力 F1和F2的共同作用效果與F相同 其關(guān)系滿足平行四邊形定則 故選項C D正確 2 關(guān)于力的分解 下列敘述中不正確的是 A 8N的力可以分解為兩個8N的力B 8N的力可以分解為兩個4N的力C 8N的力可以分解為13N和6N的兩個分力D 8N的力可以分解為16N和7N的兩個分力 D 解析 根據(jù)合力和分力的大小關(guān)系可知 只要合力F合的大小與兩分力F1 F2的大小關(guān)系滿足 F1 F2 F合 F1 F2均是可能的 16N和7N的兩個力的合力范圍為9N F合 23N 故D不正確 比較可知 選項A B C均可 3 多選 下列說法正確的是 A 力的分解是力的合成的逆運算B 把一個力分解為兩個分力 這兩個分力共同作用的效果應(yīng)當與該力作用的效果相同C 力的合成和力的分解都遵循平行四邊形定則D 分力一定小于合力 ABC 解析 力的分解和力的合成都遵循平行四邊形定則 互為逆運算 A C正確 把一個力分解為兩個分力 由合力和分力的定義可知 這兩個分力共同作用的效果與該力作用的效果相同 B正確 由合力的