第3章 第5节 力的分解（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（教科版2019）

第5节　力的分解 核心素养导学 物理观念 知道什么是力的分解，理解力的分解是力的合成的逆运算。 科学思维 通过实例分析掌握力的效果分解法、正交分解法，体会“等效替代”的物理思想在力的分解中的运用。 科学态度与责任 通过对力的分解的学习，正确认识科学的本质，具有学习和研究物理的好奇心与求知欲；会应用力的分解的方法解决生产、生活中的实际问题。 一、一个力可用几个力来替代 1．力的分解：求一个已知力的分力的过程。 2．分解法则：力的分解遵循平行四边形定则。 3．分解与合成的关系：力的分解是力的合成的逆运算。 (1)理论上，不论有多少个共点力，都可以用一个合力来等效替代，反之，一个力也可用多个分力来等效替代。 (2)当各分力已知时，合力是唯一确定的，但因为对同一条对角线可作出无数个平行四边形，所以合力的分解方式也是多种多样的。 在力的分解中，被分解的那个力(合力)是实际存在的，有对应的施力物体；而分力则是设想的几个力，没有与之对应的施力物体，受力分析时不能画上。　　 二、力的分解的应用 1．斧子在砍进木桩时，斧子对两侧的木桩有很大的侧向压力。 2．当合力一定时，分力的大小和方向将随分力间夹角的改变而改变。在两分力大小相等的情况下，分力间夹角越大，分力越大。 三、力的正交分解 1.力的正交分解：把一个力分解为两个互相垂直的分力的方法，如图所示，F1＝Fcos θ，F2＝Fsin_θ。 2．正交分解适用于各种矢量运算(选填“矢量运算”或“代数运算”)。 1.如图所示，一个人正在拖地时拖把杆的推力产生了哪两个效果？试画出该推力的分解示意图。 提示：拖把杆的推力产生了使拖把前进和压紧地面两个效果。推力F的分解示意图如图所示： 2．为了行车的方便与安全，很高的桥要造很长的引桥，如图所示。 思考：造很长的引桥是为了减小桥面的坡度，从车辆的受力角度分析一下原因。 提示：减小过桥车辆的重力在平行于引桥桥面方向的分力。 3．关于一个力的分解，请对以下结论做出判断。 (1)一个力只能分解为一对分力。(×) (2)一个力不可能分解出比它自身大的力。(×) (3)一个力可以分解为两个和它等大的力。(√) (4)一个力可分解为几对分力。(√) (5)一个力可分解出比它小的力。(√) 新知学习(一)|力的分解的讨论 [任务驱动] 把木块放在水平桌面上，用一个力F拉它，如图所示，这个力F，如果没有限制条件，能分解为多少对分力？ 提示：若没有限制条件，同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形，如图所示。即可以分解为无数对大小、方向不同的分力。　　　　 [重点释解] 1．力的分解的实质 力的分解的实质是找出几个力去替代一个已知的力，而不改变原来一个力产生的作用效果。 2．力的分解的依据 力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也遵循平行四边形定则。 3．力的分解的原则 (1)一个力分解为两个力，从理论上讲有无数组解。因为对于同一条对角线，可以作出的平行四边形有无穷多个(如图所示)。 (2)在实际问题中一个力究竟该分解成怎样的两个力，要看力的实际作用效果。具体求解方法如下： ①根据力F所产生的两个作用效果画出分力F1和F2的方向。 ②根据两分力的方向作出力的平行四边形。 ③根据数学知识，求力F1和F2的大小。 [针对训练] 1．(2022·青岛学考检测)关于力的分解，下列叙述正确的是(　 ) A．分力一定小于合力 B．任何一个力都只有一种分解情况 C．10 N的力可以分解为16 N和5 N的两个分力 D．10 N的力可以分解为12 N和6 N的两个分力 解析：选D　分力一定不小于合力，例如：F1＝5 N，方向向东，F2＝4 N，方向向西，则合力F＝1 N，分力大于合力，A错误；如果没有限制，任何一个力都有多种分解情况，B错误；16 N和5 N两个分力，其合力最大值为21 N，其合力的最小值为11 N，其合力不可能等于10 N，所以，10 N的力不可以分解为16 N和5 N的两个分力，C错误；同理，D正确。 2．(2022·达州高一检测)如图，重为G的圆球与两轻杆连接，其中一个轻杆与竖直墙壁间用铰链连接在A处，另外一个轻杆固定在竖直墙壁B处，O为球心，将球的重力按作用效果分解，分力的方向应为(　 ) A．OA与OB方向 B．OB与OD方向 C．OC与OB方向 D．OC与OD方向 解析：选D　将球的重力按作用效果分解，则分解为向左沿着OC方向拉杆的力与沿着OD方向压杆的力，D正确。 3．(多选)把一个已知力F分解，要求其中一个分力F1跟F成30°的角，而大小未知；另一个分力F2＝F，但方向未知，则F1的大小可能是(　 ) A．F B．F C．F D．F 解析：选AD　由平行四边形定则可知，把分力F2平行移到对边位置，则分力F1、F2与合力F