4.2 力的分解 课时教案（表格式）2025--2026年鲁科版高中物理必修第一册

4.2《力的分解》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 鲁科版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于鲁科版高中物理必修第一册第四章第二节，是“相互作用”单元的重要组成部分。力的分解作为矢量运算的核心技能之一，既是对前一节“力的合成”的逆向拓展，也是后续学习斜面上物体受力分析、牛顿第二定律应用的基础。教材通过生活实例引入，强调按效果进行力的分解，并结合平行四边形定则和三角函数工具展开教学，体现了从现象到规律、从定性到定量的认知路径。
学情分析
高一学生已掌握力的基本概念、重力弹力摩擦力的特点，理解了合力与分力的关系及力的合成方法，具备初步的矢量思维。但对矢量分解的方向选择缺乏直观感知，容易机械套用公式而忽视物理情境。此外，三角函数在物理中的迁移应用尚不熟练，面对实际问题时常出现建模困难。学生正处于形象思维向抽象逻辑思维过渡阶段，需借助真实情境和可视化手段帮助其建立空间观念，突破“为何分解”和“如何分解”的认知障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 理解力的分解是力的合成的逆运算，知道同一个力可以有无数种分解方式，但在具体情境中可根据实际效果确定唯一的合理分解方向。
2. 掌握根据力的作用效果确定分力方向的方法，能运用平行四边形定则或三角形法则将一个力分解为两个互相垂直的分力，并能结合直角三角形知识计算分力大小。
科学思维
1. 能通过观察生活实例（如拉行李箱、斜拉桥索），归纳出力的不同作用效果，进而抽象出分力的方向特征，发展模型建构能力。
2. 在解决典型问题过程中，经历“情境—建模—分解—求解—验证”的思维流程，提升逻辑推理与数学工具应用于物理问题的能力。
科学探究
1. 通过小组合作设计实验方案，利用弹簧测力计、滑轮组等器材模拟斜面上物体重力的分解过程，体验从实验数据中提炼物理规律的过程。
2. 在探究活动中主动提出猜想、设计变量控制、记录并分析数据，培养实证意识与协作探究能力。
科学态度与责任
1. 感受力的分解在桥梁工程、登山装备、机械结构中的广泛应用，体会物理学对技术进步的支撑作用，增强社会责任感。
2. 在讨论与纠错中养成严谨求实的科学态度，尊重证据，乐于交流不同观点，形成良好的学习共同体氛围。
教学重点、难点
重点
1. 理解力的分解遵循平行四边形定则，掌握按照实际作用效果确定分力方向的基本方法。
2. 能正确画出力的分解示意图，并利用三角函数关系计算两互相垂直方向上的分力大小。
难点
1. 如何引导学生从具体情境中识别力的实际作用效果，从而合理选定分力方向，避免随意分解。
2. 在复杂受力情境中建立正确的力学模型，准确进行正交分解，特别是在斜面类问题中对重力的处理。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验验证法
教具准备
多媒体课件、电子白板、弹簧测力计、滑轮组、细绳、小车、斜面装置、钩码、三角板、量角器
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、创设真实情境，激发认知冲突 （一）、播放视频：机场旅客拖行行李箱
教师播放一段机场内旅客斜向上拉动行李箱前行的慢动作视频，画面定格在拉杆与地面成一定角度的瞬间。提问：“这位旅客施加的拉力是沿什么方向的？这个力产生了哪些作用效果？”引导学生观察发现：拉力并非水平向前，而是斜向上方；它既让箱子前进（克服阻力），又将箱子略微提起（减小地面支持力）。
（二）、设疑引题：一个力为何能产生两种效果？
教师继续追问：“既然这个斜向上的拉力同时起到了‘拉动’和‘提拉’两个作用，我们能否把这个力看作是由两个独立的力共同作用的结果？如果可以，这两个力应该沿着什么方向？”鼓励学生大胆猜测。此时不急于给出答案，而是指出：“今天我们就来研究这个问题——如何把一个力‘拆开’来看待它的不同作用，这就是我们要学习的新内容：力的分解。”随即板书课题《4.2 力的分解》。
（三）、回顾旧知：构建知识桥梁
教师迅速引导学生回忆上节课内容：“还记得什么是合力与分力吗？力的合成遵循什么定则？”待学生回答后，教师总结：“力的合成是多个力合为一个力的过程，遵循平行四边形定则。那么反过来，把一个力变成几个力的操作就是力的分解。因此，力的分解本质上是力的合成的逆运算，同样要遵守平行四边形定则。” 1. 观看视频，描述拉力方向及其产生的两种运动效果。
2. 思考并尝试解释“一个力产生两种效果”的原因。
3. 回忆力的合成原理和平行四边形定则。
4. 明确本节课的学习主题——力的分解。
评价任务 观察能力：☆☆☆
表达清晰：☆☆☆
联系旧知：☆☆☆
设计意图 以生活中常见的拖行李箱现象为切入点，创设真实且富有挑战性的学习情境，引发学生的认知冲突，激发探究欲望。通过连续设问引导学生关注力的作用效果多样性，自然引出“分解”概念。同时及时衔接已有知识，明确力的分解与合成的逻辑关系，为后续学习奠定理论基础。
新知建构
【12分钟】 一、揭示本质：力的分解遵循平行四边形定则 （一）、演示动画：任意方向的力可无限分解
教师使用交互式课件展示一个斜向右上方的力F，然后动态绘制以F为对角线的多个不同形状的平行四边形，每个平行四边形的两条邻边代表一组可能的分力F 和F 。随着平行四边形不断变化，分力的方向和大小也随之改变。教师强调：“只要满足平行四边形定则，任何一个力都可以分解为无穷多对不同的分力。”
（二）、提出问题：现实中我们该如何选择？
紧接着提问：“既然有无数种分解方式，那我们在实际问题中该选哪一种呢？是不是随便选就可以？”引导学生意识到必须依据实际情况作出合理选择。教师点明：“虽然数学上可以任意分解，但在物理问题中，我们必须根据力在具体情境中所产生的实际作用效果来确定最合理的分解方向。”
二、聚焦效果：按实际作用效果确定分力方向 （一）、案例1：斜拉桥上的钢索拉力分解
教师展示港珠澳大桥或某斜拉桥的高清图片，聚焦一根倾斜的钢索连接桥面与主塔的情景。讲解：“这根钢索对桥面施加了一个斜向上的拉力T。这个力起了什么作用？”引导学生分析得出：一方面防止桥面向下弯曲（相当于向上提拉），另一方面防止桥面横向滑动（提供水平稳定）。因此，应将拉力T分解为竖直向上的分力T 和水平方向的分力T 。
（二）、案例2：放在斜面上的木块所受重力分解
教师出示一个光滑斜面模型，上面放置一个小木块。提问：“木块受到的重力G竖直向下，但它为什么不会直接穿过斜面下落，而是沿着斜面下滑？”启发学生思考重力在此情境下的两个作用效果：一是使物体压紧斜面（产生压力），二是使物体沿斜面加速下滑。因此，应将重力G分解为垂直于斜面向下的分力G⊥（即压力来源）和沿斜面向下的分力G∥（即下滑力）。教师同步在黑板上规范作图，标注角度θ与分力方向。 1. 观察动画，理解力的分解具有不确定性。
2. 讨论并认同应根据实际效果选择分力方向。
3. 分析斜拉桥案例，识别拉力的双重作用效果。
4. 探究斜面情景，理解重力的两个作用效果。
评价任务 现象分析：☆☆☆
逻辑推理：☆☆☆
模型建立：☆☆☆
设计意图 通过动态可视化手段让学生直观感受力的分解的数学自由性，随即引出物理合理性的问题，形成认知张力。选取典型工程与经典模型案例，层层递进地引导学生从“看到的现象”走向“背后的效应”，学会剥离表象、抓住本质，逐步掌握“按效果分解”的核心思想。板书示范有助于学生形成规范的图示习惯。
实验探究
【10分钟】 一、设计实验：验证斜面上重力的分解 （一）、布置任务：小组合作设计方案
教师将全班分为6个小组，每组配备一套实验器材（带刻度尺的斜面、小车、弹簧测力计两个、滑轮、细绳、钩码若干）。发布探究任务：“请你们设计一个实验，验证当物体静止在斜面上时，其重力确实可以分解为垂直斜面和支持力平衡的分力，以及沿斜面方向被拉力抵消的分力。”提示可用弹簧测力计测量沿斜面方向所需拉力，另一测力计模拟支持力方向的压力（间接测量）。
（二）、巡视指导：促进深度思维参与
教师深入各小组，倾听讨论，适时提问：“你们打算怎么固定测力计的方向？”“如何保证小车处于静止状态？”“怎样读取数据才能反映分力大小？”对于遇到困难的小组，提示可参考课本P78图4-2-5的实验装置示意图。鼓励学生动手搭建、反复调试，确保实验装置稳定可靠。
二、操作与记录：获取第一手数据 （一）、组织实验：分工协作完成测量
各小组按照设计方案开始实验。一名成员负责调节斜面倾角θ（建议取30°、45°、60°三个典型值），另一名成员用沿斜面方向的测力计缓慢拉动小车至即将滑动但保持静止的状态，记录此时拉力F 的大小；第三名成员配合使用另一测力计在垂直斜面方向施加压力，记录支持力F 的读数；第四名成员负责记录原始数据表格。
（二）、数据汇总：全班共享实验成果
教师邀请三组代表上台汇报实验数据，将其填入预设的电子表格中，实时投影显示。表格包含列项：倾角θ、物体重力G、沿斜面拉力F 、垂直斜面压力F 、理论计算值Gsinθ、Gcosθ。引导全体学生对比实测值与理论值之间的差异，探讨误差来源（如摩擦、读数偏差等）。 1. 小组讨论，制定可行的实验方案。
2. 动手组装器材，调整斜面角度。
3. 合作完成拉力和支持力的测量。
4. 记录数据并与理论值进行比较分析。
评价任务 方案合理：☆☆☆
操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
设计意图 通过设计开放性实验任务，促使学生主动运用所学知识解决实际问题，实现从“听懂”到“会做”的跨越。小组合作形式增强互动性与责任感，实验过程锻炼动手能力与团队协作。数据对比环节强化了理论与实践的联系，让学生亲历“假设—验证—修正”的科学探究全过程，深化对力的分解规律的理解。
方法提炼
【8分钟】 一、归纳步骤：总结力的分解通用流程 （一）、系统梳理：五步分解法
教师结合前面所有案例，在大屏幕上逐条呈现“力的分解五步法”：
第一步：明确研究对象，画出受力示意图；
第二步：分析该力在当前情境下产生的实际作用效果；
第三步：根据效果确定两个相互垂直的分力方向（通常取坐标轴方向）；
第四步：以原力为对角线，作平行四边形（或直角三角形），完成分解图示；
第五步：利用三角函数关系（sin、cos）计算分力大小。
教师特别强调：“正交分解（即分解为互相垂直的两个方向）是最常用的方法，因为它便于后续的力的合成与运动分析。”
（二）、强化记忆：口诀辅助理解
教师带领学生齐声朗读自编口诀：“一个力，两效果，平行四边形来搭桥；定方向，画矩形，三角函数算大小；正交分解最常用，坐标系里好操作。”通过节奏感强的语言帮助学生巩固记忆。
二、典例精讲：电梯缆绳拉力分解 （一）、呈现问题：高层建筑中的电梯受力
教师出示一幅高层写字楼内部结构图，聚焦电梯井道中呈V字形分布的两根对称缆绳连接轿厢顶部的节点。说明：“当电梯匀速上升时，缆绳对轿厢顶部有一个斜向上的合力F。若每根缆绳与竖直方向夹角均为α，试求每根缆绳的拉力T。”
（二）、师生共析：示范规范解题过程
教师引导学生逐步分析：首先明确合力F竖直向上（因匀速运动，合力等于重力）；其次该力由左右两根缆绳共同提供，其作用效果体现在竖直方向的提升力；由于对称性，两根缆绳拉力大小相等，故合力为其竖直分量之和。于是有：2Tcosα = F T = F/(2cosα)。教师边讲解边在白板上规范作图、列式、推导，突出几何关系与三角函数的应用。 1. 跟随教师梳理分解五步法。
2. 齐声诵读口诀，强化记忆要点。
3. 参与典例分析，理解对称结构受力特点。
4. 学习规范作图与公式推导过程。
评价任务 步骤完整：☆☆☆
表达准确：☆☆☆
计算无误：☆☆☆
设计意图 通过对前期知识的系统归纳，帮助学生构建清晰的认知框架，形成可迁移的解题策略。“五步法”与口诀相结合，兼顾科学性与趣味性，降低学习难度。典例选择贴近现代生活，体现物理服务于工程技术的价值，同时通过师生共解的方式示范严谨的思维路径和表达规范，为学生独立解题提供样板。
巩固练习
【7分钟】 一、课堂训练：即时反馈学习成效 （一）、布置三道梯度练习题
教师通过PPT依次呈现以下题目：
1. （基础）一个质量为5kg的物体静止在倾角为37°的光滑斜面上，求其重力沿斜面和垂直斜面的分力大小。（已知sin37°≈0.6，cos37°≈0.8）
2. （中档）两人用同样长的绳子共同抬一重物，绳子夹角为60°，若每人施加的拉力为300N，求重物的重量。（忽略绳重）
3. （提升）一盏路灯悬挂在两墙之间，两侧悬挂绳与水平方向夹角分别为30°和60°，若灯重为100N，求两绳的拉力大小。
（二）、巡视批改：个别指导提升效率
学生独立完成练习期间，教师走下讲台，观察答题情况，重点关注学生是否正确画出分解图示、是否准确选用三角函数、是否存在单位错误等问题。对完成较快的学生给予额外提示，鼓励其尝试多种解法；对存在困难者进行面对面辅导，帮助其理清思路。
（三）、集中讲评：突出易错点与关键点
待多数学生完成后，教师选取典型答案进行投影点评，重点讲解第三题的非对称受力情形，强调应分别列出水平与竖直方向的平衡方程联立求解，体现正交分解的普适性。 1. 独立审题，完成三道分层练习题。
2. 规范作图，正确应用三角函数计算。
3. 主动思考，尝试解决非对称受力问题。
4. 倾听讲评，纠正自身错误与不足。
评价任务 作图规范：☆☆☆
公式正确：☆☆☆
结果准确：☆☆☆
设计意图 设置由浅入深的练习体系，满足不同层次学生的需求，确保每位学生都能获得成就感与挑战感。独立练习环节培养学生专注力与独立解决问题的能力，教师巡视实现个性化指导，讲评环节则聚焦共性问题，强化关键技能，形成闭环反馈机制，有效巩固新知。
作业设计
一、基础巩固
1. 完成教材P80“练习与评价”第1、2、3题。
2. 判断下列说法是否正确，错误的请说明理由：
　(1) 力的分解是力的合成的逆运算，也遵循平行四边形定则。（　）
　(2) 一个力只能分解为两个特定方向的分力。（　）
　(3) 斜面上物体所受重力的两个分力分别是压力和下滑力。（　）
二、能力提升
3. 一位滑雪运动员从倾角为θ的雪坡上匀速滑下，若其总质量为m，空气阻力不计，求雪面对运动员的支持力和摩擦力大小。
4. 如图所示，一个重为G的小球被两根细线悬挂，OA水平，OB与竖直方向成θ角。求两根细线的拉力TA和TB。
三、实践拓展
5. 观察家中或校园内的自行车棚、遮阳伞支架等结构，拍摄一张照片，并尝试分析其中某个连接点处的拉力是如何分解的，写出简要说明（不少于100字）。
【答案解析】
一、基础巩固
1. 教材原题略。
2. (1)√；(2)×，一个力可有无数种分解方式；(3)×，分力不是实际存在的力，压力和支持力是一对作用力与反作用力。
二、能力提升
3. 支持力N = mgcosθ，摩擦力f = mgsinθ。
4. TA = Gtanθ，TB = G/cosθ。
5. 开放性答案，合理即可得分。
板书设计
§4.2 力的分解
【核心原理】
← 力的合成 → 平行四边形定则 ← 力的分解 →
　　　　　（逆运算）
【分解依据】
实际作用效果决定分力方向
→ 拉行李箱：水平拉动 + 竖直提拉
→ 斜面重力：压紧斜面（G⊥=Gcosθ）+ 下滑趋势（G∥=Gsinθ）
【操作步骤】
五步法：
① 画受力图 → ② 析作用效果 → ③ 定分力方向 → ④ 作平行四边形 → ⑤ 算分力大小
【数学工具】
Rt△中：sinθ = 对/斜，cosθ = 邻/斜
正交分解：Fx = Fcosα，Fy = Fsinα
教学反思
成功之处
1. 以“拖行李箱”这一生活情境导入，极大激发了学生兴趣，有效实现了从生活走向物理的教学理念。
2. 实验探究环节设计合理，学生参与度高，通过亲手测量验证了重力分解的规律，增强了实证意识。
3. “五步分解法”与口诀相结合，帮助学生建立了清晰的解题框架，课堂练习反馈良好，目标达成度较高。
不足之处
1. 实验时间略显紧张，部分小组未能完成全部角度的数据采集，今后可提前分组预演或简化测量流程。
2. 对于非对称受力问题（如双绳悬挂灯）的讲解仍显仓促，个别学生未能完全掌握联立方程的思想。
3. 板书布局可进一步优化，重点公式应更加突出，便于学生课后复习整理。