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視頻教學(xué):
重點(diǎn)知識:
1.力量的綜合
一種力(合力)形成的療效與多種力(分力)共同作用形成的療效相同,屬于等效替代。 力的合成必須遵守對象的同一性和力的同時(shí)性。
(1)合力與分力:
如果一種力形成的療效與幾種力共同作用形成的療效相同,則稱該力為這些力的合力,這些力為該力的分力。
合力與分力之間的關(guān)系是一種等價(jià)替代關(guān)系,即如果將一個(gè)力分解為兩個(gè)分力,在分析和估計(jì)中考慮這兩個(gè)分力的作用,其作用和療效不能考慮這種力量; 反之,如果考慮合力的療效,則不能重復(fù)考慮各分力的療效。
(2) 公共點(diǎn)力:
當(dāng)幾個(gè)力同時(shí)作用于一個(gè)物體時(shí),如果這些力的作用線相交于一點(diǎn),這些力就稱為公共點(diǎn)力。
如圖(a)所示物理力的正交分解法,一根金屬棒被放置在一個(gè)光滑的半球形碗中。 桿件受重力和A、B兩點(diǎn)的支撐力作用; N1作用線穿過球心,N2作用線與桿垂直。 ,這三個(gè)力的作用線必然會(huì)聚于一點(diǎn),所以重力作用線G必然通過N1和N2的交點(diǎn)0; 圖(b)是一個(gè)光滑的球掛在垂直的墻上,它受到三個(gè)力:重力、墻壁彈性和懸掛拉力,因?yàn)榍蚴枪饣模鼈兊膭?dòng)作線必須通過球的中心。
(3)力的組合規(guī)律:
①平行四邊形法則:求公共點(diǎn)力F1和F2的合力,可以將代表F1和F2的線段作為鄰邊組成一個(gè)平行四邊形,其對角線代表合力的大小和方向,如圖在圖a中。
②三角法則:求F1和F2的合力,可以將代表F1和F2的有向線段首尾相連,從F1起點(diǎn)到F2終點(diǎn)的有向線段表示F1和F2的大小和方向合力F,如圖b所示。
2.合力估算
(1) 合力的大小: 若兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的傾角為θ,根據(jù)正弦定律,合力的大小為:
.
合力范圍為:|F1-F2|≤F≤F1+F2,
還可以看出,合力可以小于分力、大于分力或等于分力。 (合力與分力的關(guān)系是平行四邊形對角線與鄰邊的關(guān)系;對角線可以小于鄰邊,也可以大于鄰邊,也可以是等于鄰邊;合力與分力的關(guān)系也可以看作是三角形三邊的關(guān)系,任意兩條邊之和小于第三條邊,任意兩邊之差兩條邊大于第三條邊)
(3) 同一條直線上的矢量計(jì)算:當(dāng)幾個(gè)力在一條直線上時(shí),先選擇這條直線上的正方向,同一方向的力取正值,否則取負(fù)值,然后執(zhí)行代數(shù)運(yùn)算以找到合力。 此時(shí)“+”或“-”只代表方向,不代表大小。
(4) 同一根輕繩各處拉力相等。 已知當(dāng)兩個(gè)相等的力的傾斜角為120°時(shí),合力等于兩個(gè)分力。
3.力的分解
(1)分解某一種力量時(shí),應(yīng)根據(jù)這種力量所形成的實(shí)際療效或根據(jù)問題的需要進(jìn)行分解。
(2) 存在定解的條件:
① 給定合力和兩個(gè)分力的方向,求兩個(gè)分力的大小。 (只有一種解決方案)
②給定合力和一個(gè)分力的大小和方向,求另一個(gè)分力的大小和方向。 (有一套或兩套解決方案)
③給定合力,一個(gè)分力F1的大小和另一個(gè)分力F2的方向,求F1的方向和F2的大小。 (有兩個(gè)或唯一的解決方案)
(3)力的正交分解:將已知力在相互垂直的兩個(gè)方向上分解的方法。 強(qiáng)力正交分解法可以求出幾個(gè)已知公共點(diǎn)力的合力,可以將不同方向的矢量運(yùn)算簡化為同一條直線上的矢量運(yùn)算。
力分解問題的關(guān)鍵是根據(jù)力的作用畫出力的平行四邊形,然后根據(jù)已知邊和角的關(guān)系將其轉(zhuǎn)化為求解的幾何問題。
4.力量合成與分解的處理方法
①力圖法:根據(jù)力圖畫一個(gè)平行四邊形,然后測量對角線的長度,求出方向。
②代數(shù)估計(jì)法:用余弦或正弦定律求解三角形。
③ 正交分解法:將各個(gè)力沿相互垂直的方向分解,得到各個(gè)方向的合力,再進(jìn)行合成。
④多邊形法:依次將每個(gè)力的首尾相連,從第一個(gè)力的起點(diǎn)到最后一個(gè)力的終點(diǎn)的有向線段表示合力的大小和方向。
優(yōu)秀講義:
學(xué)習(xí)案例:
一、教學(xué)目標(biāo)
【知識技能】
1. 能夠通過實(shí)驗(yàn)探索求合力的方法——平行四邊形法則;
2.等價(jià)代入的數(shù)學(xué)思想初步體會(huì);
3.懂得運(yùn)用圖解法尋求協(xié)同。
【過程與方法】
通過探索求兩個(gè)相互成角度的力的合力的過程,感受化學(xué)中常用的研究方法——等價(jià)代入法。
【情感心態(tài)與價(jià)值觀】
感受邏輯思維與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究問題的方式,從而體驗(yàn)科學(xué)研究的樂趣。
2、教學(xué)難點(diǎn)
【鑰匙】
力量的合成。
【困難】
了解和掌握等價(jià)代換法。
三、教學(xué)方法
講授法、實(shí)驗(yàn)探究法、小組合作法
4. 教學(xué)過程
鏈接一:導(dǎo)出新課程
中學(xué)生觀看短視頻,讓中學(xué)生親身體驗(yàn)提水并分享心得。 引導(dǎo)中學(xué)生思考:比較兩個(gè)人把水桶提的距離遠(yuǎn)一點(diǎn)省力還是靠在一起提水桶省力? 由此引出正題——力的合成。
第二場:新課講座
(1)合力與分力
班主任問了三個(gè)問題:兩種情境力的效果如何? 誰是聯(lián)合部隊(duì)? 從力的作用看合力與分力的關(guān)系?
中學(xué)生回答。
(2)力合成
班主任指導(dǎo)中學(xué)生閱讀本書并回答以下問題:什么是合力? 有哪些共同點(diǎn)?
中學(xué)生回答。
班主任引導(dǎo)中學(xué)生推測F與F1、F2的關(guān)系,并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜測。
中學(xué)生答實(shí)驗(yàn)方案,即實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)。
班主任對實(shí)驗(yàn)筆記進(jìn)行總結(jié)補(bǔ)充。
班主任放映中學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),引導(dǎo)中學(xué)生以力F1、F2為鄰邊做平行四邊形,畫出其對角線F'物理力的正交分解法,看力F、F'是否重合。
班主任:從畫的圖可以得出什么推論?
中學(xué)生回答:F和F'重合。 合力 F 可以用 F1 和 F2 的代數(shù)和表示。
班主任指出了平行四邊形定則的內(nèi)容。
(3)合力大小與分力大小的關(guān)系
班主任通過PPT演示了當(dāng)分力F1和F2一定,傾角θ在0°和180°之間變化時(shí),合力F的變化。
中學(xué)生總結(jié),班主任總結(jié)并補(bǔ)充:同向同向合力F的取值范圍|F1-F2|≤F≤F1+F2。
第三部分:鞏固總結(jié)
班主任讓中學(xué)生復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)內(nèi)容。
第四步:工作設(shè)計(jì)
1.梳理本課知識點(diǎn),課后習(xí)題1、3、4、5。
2、思考力的合成在生活中的應(yīng)用。
5.黑板設(shè)計(jì)
力量的綜合
1、合力與分力療效:等效替代
2. 兩個(gè)相互成角度的力的組合:平行四邊形規(guī)則
3、合力與分力的關(guān)系:|F1-F2|≤F≤F1+F2
實(shí)踐:
1、同方向的兩個(gè)力在同一條直線上的合力等于這兩個(gè)力的大小之和,方向與兩個(gè)力的方向相同,即F=+;
2、同一條直線上兩個(gè)方向相反的力的合力等于這兩個(gè)力的差值,方向與較大的力的方向相同,即F=-(>)
3、對于方向相互傾斜的兩個(gè)力F1和F2,合力的取值范圍為:
例1 在平坦的地面上,人以20N的力沿水平方向推動(dòng)一輛卡車,并以勻速向北行駛,則卡車受到的阻力為
N,方向。 (可選的“西”或“東”)
【答案】20N; 東方
方式一:用鋼絲繩綁一個(gè)500N的物體。 當(dāng)鋼絲繩以勻速向上拉時(shí),物體所受拉力為 ;當(dāng)物體以2m/s勻速下滑時(shí),物體所受拉力為 。
【答】500; 500; 500
方式二:一輛滿載貨物的車輛總質(zhì)量為5×103kg,在直線道路上水平向北行駛,車輛牽引力為8×103N,車輛遇到的阻力為0.1倍車輛的總重力,則 車輛在水平方向的合力為,方向?yàn)?。 (g取10N/kg)
【答】3000; 西方
例2 如圖,一個(gè)鐵塊放在水平的桌子上,在水平方向上受到三個(gè)力,即F1和F2,但三個(gè)力的合力為零,其中F1= 10N,F(xiàn)2=2N,如果去掉F1的力,鐵塊在水平方向上的合力是多少?
【回答】0
變式1:已知兩個(gè)力F1和F2的合力為12N,方向?yàn)檎希渲幸粋€(gè)力為15N,方向?yàn)檎保瑒t另一個(gè)力的大小和方向F2 是 ()
A。 27N,向南 B. 27N,向西行駛 C. 3N,向南行駛 D. 3N,向西行駛
【答案】A
變型二: 如圖所示,一個(gè)鐵塊放在水平的桌子上,在水平方向上受到三個(gè)力,分別是F1、F2和摩擦力,鐵塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。 其中,F(xiàn)1=10N,F(xiàn)2=4N。 下列說法不正確的是( )
A。 若去掉力F1,鐵塊在水平方向上的合力可能為2N
B. 如果去掉力F1,鐵塊在水平方向上的合力可能為0
C。 若去掉力F2,鐵塊在水平方向上的合力可能為2N
D. 如果去掉力F2,鐵塊在水平方向上的合力可能為0
【答案】A
變化三:師傅用80N的水平推力推動(dòng)卡車沿水平方向勻速前進(jìn)。 突然,他發(fā)現(xiàn)前方不遠(yuǎn)處有一位祖母。 為防止追尾,他立即用200N的橫向力向后拉車。 當(dāng)小車仍然水平向前運(yùn)動(dòng)時(shí),作用在小車上的合力為( )
A。 280NB。 200 數(shù)控。 120ND。 80N
【答案】A
例3 為研究同一線同向兩種力共同作用的療效,小亮將橡皮筋上端固定在P點(diǎn),將橡皮筋右端拉至O點(diǎn)通過帶有彈簧測力計(jì)的細(xì)線。 如圖(a)所示,他接著用兩個(gè)彈簧測力計(jì)將橡皮筋的右端拉向同一方向指向O,如圖(b)和(c)所示。
①圖a中彈簧測力計(jì)的刻度值為N,指針?biāo)傅氖局禐镹。
②實(shí)驗(yàn)過程中,小亮的朋友每次都將橡皮筋的右端拉到O點(diǎn)。 這樣做的目的是____。
③觀察比較圖(a)和(b)[或圖(a)和(c)],可以初步推斷:。
【答案】 14、力的作用是一樣的。 在線上仍具有相同方向的兩種力量的聯(lián)合作用的療效可以用一種力量代替。 在同一個(gè)方向。
變化:小明和小鐘要拉開一根松緊繩,這樣松緊繩兩端的拉環(huán)就可以放在相隔一定距離的兩根木柱上,用來晾衣服。 有兩種方式:一種是按照圖A的方式來做; 另一種是按圖B的方式來做。關(guān)于這兩種方式,下列說法正確的是:( )
A.圖A中的每個(gè)人比圖B中的每個(gè)人使用的力都小
B.圖B中的每個(gè)人比圖A中的每個(gè)人施加的力都小
C.圖A中每個(gè)人所施加的力與圖B中每個(gè)人所施加的力相同
D. 條件不充分導(dǎo)致難以比較圖A中每個(gè)人所施加的力與圖B中每個(gè)人所施加的力
【答案】B
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