1.4力的合成与分解（同步课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版2023·通用类）

主题一 运动和力 第四节 力的合成与分解 “十四五”职业教育国家规划教材 高等教育出版社 《物 理》通用类 1 content 目录 01 引入：小游戏大道理 - 合力与分力的概念 02 模块一：合力的艺术 - 平行四边形法则 03 模块二：力的分解-分解的智慧 04 生活中的力学 - 斜拉桥、背包的应用 05 总结与挑战 - 知识梳理与趣味闯关 2 从拖船到大桥，从帆船到吊床 ——无处不在的合力与分力艺术 3 本节学习目标 ①物理观念：通过生活实例理解合力、分力的等效替代关系 ②科学思维：掌握平行四边形法则，能用作图法解决简单力的合成与分解问题 ③科学探究：通过实验探究互成角度的力的合成规律 ④态度责任：认识力的分解在工程安全中的重要性，培养严谨态度 4 课堂导入-小游戏大道理 互动游戏：请两位同学分别用一只手和两位同学各用一只手同时提同一桶水 思考："哪种方式更省力？为什么多人合作能产生更大的力？" 这就是我们今天要研究的"力的合成与分解"的奥秘 5 合力与分力-等效替代 核心概念： 如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个共同作用的力叫这个合力的​​分力​​ 6 合力与分力-等效替代 【趣味故事：曹冲称象】 曹冲把大象赶上船，在船舷上刻下水位线；然后换成很多石头，直到水位线相同。这里，一堆石头的总重力（合力），和一头大象的重力（一个力），对船产生了相同的效果——使船下沉到相同深度。 在物理学上，我们就说这些石头的总重力是大象重力的等效替代，这就是合力与分力的核心思想。 7 力的合成 求几个分力的合力，称为力的合成。 提问：“左边2人的拉力和右边1人的拉力，有什么关系？” “今天我们用一个小实验，看看多个力‘合作’时，怎么用一个力‘代替’它们——这就是合力与分力的关系！” 8 力的合成- 实验步骤 ①准备“力的舞台” 小组合作：将白纸平铺在木板上，用图钉固定一端（A点）。 把橡皮筋的一端系在A点，另一端拴两根带环的细绳，从 A 点画一条虚线到白纸另一侧的 B 点。 A B 橡皮筋 细绳 9 ②找一个力的“替身”​​ ​​任务​​：一位同学用弹簧测力计拉住一根细绳，用 5 N 的力把橡皮筋的另一端沿 AB 方向拉到 O点，并保持静止。​​ 另一位同学在白纸上用彩笔标记：结点O的位置、弹簧测力计的方向（拉力的方向）、读数F。 A B 橡皮筋 O 力的合成- 实验步骤 10 ③拆成两个力的“合作” ​​任务​​：两位同学各拿一个弹簧测力计，分别拉橡皮筋的两个细绳套（注意：不能交叉！）。 缓慢用力，直到结点O再次到达B点（保持静止） 第三位同学记录：两个测力计的读数F₁、F₂，以及它们的方向（用箭头标在白纸上）。 A B 橡皮筋 O F₁ F₂ F合 力的合成- 实验步骤 11 ③拆成两个力的“合作” ​​任务​​：两位同学再次各自用测力计分别拉住两根细绳，以约 45°的夹角把橡皮筋的另一端拉到 O 点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F3、F4 的方向和大小。 A B 橡皮筋 O F3 F4 力的合成- 实验步骤 12 力的合成-研究思考 ④对比“替身”和“合作” ​​观察​​：白纸上标记的F（一个力）和F₁、F₂（两个力），位置有什么关系？ ​​思考​​：“两个力的‘合作’效果和一个力的效果一样，说明它们之间有什么联系？” 13 数据分析与结论 1. 画力的图示（小组合作）​​ 在白纸上，以A点为起点，用刻度尺画出F3、F4的图示。 以F3、F4为邻边，作平行四边形，画出对角线F’。 ​​​​ A F3 F4 F’ 14 力的合成——平行四边形定则 2. 对比F合和F’​​ 测量F’的长度（对应合力大小），与实际测量的F合比较：是否几乎相等？ 观察F’的方向，与实际合力F合的方向：是否几乎一致？ ​​​​ A F3 F4 F’ ​​3.实验结论​​：两个互成角度的力合成时，遵循这样的定则：以表示这两个力的线段为邻边，作平行四边形，它的对角线就表示合力的大小和方向。这就是​​平行四边形定则​​！ 15 力的合成-平行四边形定则 “在古代，水手们就发现，帆船即使逆风，通过调整帆的角度，也能沿着‘之’字形路线前进。他们不懂平行四边形法则，但已经在运用它！船帆受到的风力（一个分力），通过船底龙骨对水的阻力（另一个分力），最终合成为一个指向前进方向的推力（合力）。正是这个法则，让人类征服了海洋！” 【历史故事：帆船逆风行的奥秘】 16 力的合成-特殊角度计算   O 夹角0° F1 F₂ O 夹角180° F1 F₂ O 夹角90° F1 F₂ F合 17 力的合成-特殊角度计算 合力与分力之间的大小关系可以归纳出如下规律： |F1-F2|≤F合≤F1+F2 两个分力的夹角可以在0～180°之间变化。当两个分力的大小固定不变，只有夹角改变时，合力随分力间夹角的变化。 做一做：“F₁=3N水平，F₂=4N竖直，求合力大小和方向？” 18 力的合成 口诀：“两力合成不用慌，平行四边形来帮忙；同向相加反向减，垂直勾股最稳当；三角形法更简单，首尾相连找方向！” 19 力的分解 案例：“为什么斜面上的物体会下滑？工人师傅斜拉货物比竖直提更省力？” 提问：“如果知道一个力（比如斜面的支持力），怎么把它分解成更实用的力？” 20 力的分解 定义：求一个已知力的分力叫做力的分解（合力→分力，也是等效替代）。   案例：一箱货物放在倾角θ=30°的斜面上，重力G=50N，求箱子所受到的摩擦力和支持力？   o G Ff FN F1 F2 θ=30° 分析：做受力分析，利用平行四边形定则，通过正交分解，将重力G分解成两个分力F1、F₂。 根据三力平衡可知，F₁=FN、F₂=Ff。已知倾角θ=30°利用三角函数分别求F1、F₂，求得分力F₁=Gcosθ，分力F₂=Gsinθ。代入数据求解。 21 力学侦探社   游戏规则：将学生分为3个“侦探小组”。 案件档案（每个小组抽取一个）： 档案1（购物车之谜）：推购物车时，为什么向前推扶手，车就会走？请画出推力的分解示意图。 档案2（帆船之谜）：帆船是如何利用侧向风获得前进动力的？请解释其中的合力与分力。 22 力学侦探社   档案3（缆车之谜）：景区缆车的钢缆承受了哪些力？请分析重力的分解情况。 任务：小组讨论5分钟，派出“侦探代表”用图示法在黑板上讲解各组的“破案”思路。 奖励：评选“最佳力学侦探组”。 23 工程中的应用-斜拉桥   案例研究：斜拉桥钢索的拉力分解（竖向分力承重，水平分力平衡） 思考题：为什么斜拉桥的钢索要呈放射状布置？ 24   力学分析：双肩背包为什么比单肩包省力？ 原理揭示：双肩带设计将重力分解到两个肩膀上，减小每侧压力 拓展思考：登山包的腰带和胸带有什么力学作用？ 生活中的应用-背包设计 25 基础抢答（快速反应）   题目1：两个力F₁=3N，F₂=4N，方向相同，合力多大？（答案：7N） 题目2：两个力F₁=5N，F₂=5N，方向相反，合力多大？（答案：0N） 题目3：F₁=3N水平，F₂=4N竖直，合力大小？（答案：5N） 26 基础抢答（快速反应）   1. 关于合力和分力的关系，正确的是（ ） A. 合力一定大于每个分力 B. 合力至少大于一个分力 C. 合力可以小于任一分力 D. 合力不可能等于分力 （答案：C） 27 综合应用-实际问题   1. 重600N的人站在30°的雪坡上，他受到的下滑力是多少？ 2.斜拉桥的钢索与桥面成60°角，如果钢索拉力为10000N，则竖向分力（承重）是多少？ （答案：300N） （答案：8660N） 28 生活挑战（开放题）   题目：“小明用绳子斜向上拉陷入泥坑的汽车（角度θ=45°，拉力F=200N），请分解这个拉力，并说明哪个分力帮助汽车脱困？” （分析：水平分力Fₓ=Fcos45°推动汽车，竖直分力减小车轮压力）。 29 拓展作业（选做）-未来工程师挑战赛 任务：假设你是工程师，为学校设计一个省力的“爱心物资搬运装置”，用于将捐赠的书籍从一楼运到三楼窗口。 要求： 1. 必须运用本节课所学的力的合成或分解原理。 2. 画出简单的设计草图。 3. 说明你的设计是如何利用力学原理来省力的。 30 谢谢观看 31 $