3.5 力的分解 课时教案（表格式）2025--2026年粤教版高中物理必修第一册

3.5《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 粤教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
本节内容位于粤教版高中物理必修第一册第三章第五节，是“相互作用”单元的重要组成部分。在学习了重力、弹力、摩擦力及力的合成之后，学生已具备矢量运算的基本认知。力的分解作为力的合成的逆运算，不仅是对平行四边形定则的深化应用，更是后续学习斜面上物体受力分析、牛顿第二定律实际应用的基础。教材通过生活实例引入，强调按效果进行分解的思想，并以斜拉桥、滑梯等情境帮助学生建立物理模型，体现了从生活走向物理、从物理走向社会的新课程理念。
学情分析
高一学生刚接触矢量概念，虽已掌握力的合成，但对矢量的正交分解思想仍较陌生。他们在数学上尚未系统学习三角函数，因此在将力沿坐标轴分解时容易出现方向判断错误或计算失误。此外，学生习惯于直观思维，难以理解“一个力可以等效为两个分力”的抽象概念。针对这些问题，教学中应借助真实情境和动态演示降低认知门槛，通过小组合作探究引导其自主构建分解逻辑，强化“效果决定分解方向”的核心思想，逐步提升建模能力与科学推理素养。
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，掌握根据实际作用效果确定分力方向的方法。
2. 能运用平行四边形定则和三角函数知识，正确求解已知合力及其作用效果下的两个分力大小。
科学思维
1. 经历从具体情境中抽象出物理模型的过程，发展建模能力和逆向思维能力。
2. 在多情境对比中归纳“按效果分解”的一般思路，提升逻辑推理与归纳概括能力。
科学探究
1. 通过实验设计与操作验证斜面上物体重力的两个效果，体验科学探究全过程。
2. 利用数字化传感器测量分力变化，培养数据采集与分析能力。
科学态度与责任
1. 感受力的分解在桥梁、建筑等工程中的广泛应用，增强物理学习的兴趣与社会责任感。
2. 在合作探究中养成严谨求实、尊重证据的科学态度。
教学重点、难点
重点
1. 理解力的分解遵循平行四边形定则，掌握按实际作用效果进行分解的基本方法。
2. 能结合具体情境（如斜面、绳挂物）准确画出分力示意图并进行定量计算。
难点
1. 如何根据力的实际作用效果合理确定两个分力的方向。
2. 在缺乏三角函数背景的情况下，正确使用sin、cos进行力的正交分解计算。
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
数字力传感器套件、斜面装置、小车、弹簧秤、细绳、滑轮组、多媒体课件、实物投影仪
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入
【5分钟】 一、创设真实问题情境，激发探究兴趣。 （一）、播放视频：台风天中山体滑坡现场。
画面显示雨水渗透导致山坡上的岩石松动下滑，伴随解说：“每年因山体失稳造成的地质灾害屡见不鲜。工程师如何评估山坡上岩石所受重力的影响？为何有些斜坡更容易发生滑移？”
提问引导：一块静止在斜坡上的石头，它受到的竖直向下的重力产生了哪些具体效果？这些效果是否可以用不同的力来等效替代？请结合生活经验思考。
预设学生回答可能包括：“重力把石头压在坡上”、“让石头往下滑”。教师顺势追问：“如果我们将这个重力‘拆开’，是不是就能分别研究这两个效果？”从而自然引出“力的分解”主题。
（二）、展示生活实例：拖拉行李箱与悬挂灯笼。
课件出示两张图片：一是旅客斜向上拉行李箱前行；二是节日里用两根绳子对称悬挂的大红灯笼。
设问：当你斜着拉箱子时，拉力除了让你前进外，还对你有什么影响？——可能会感觉箱子变轻了，说明拉力有一部分在“提”箱子。
再问：灯笼被两根绳子吊着，每根绳子都有拉力，它们共同平衡了灯笼的重力。那么重力是如何被这两个拉力“分担”的？
通过这三个层层递进的情境——自然灾害、日常出行、节日装饰——让学生意识到，“一个力产生多个效果”是普遍存在的物理现象，而“力的分解”正是揭示这种内在机制的关键工具。这不仅增强了学习的现实意义，也埋下了“按效果分解”的思想种子。 1. 观看视频，思考重力在斜面上的作用效果。
2. 分析拉行李箱时拉力的不同作用。
3. 讨论悬挂灯笼中重力与绳子拉力的关系。
4. 初步感知“一个力可分解为多个分力”的概念。
评价任务 情境理解：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
初步猜想：☆☆☆
设计意图 通过真实灾害事件引发学生对力学安全的关注，体现物理的社会价值；选取贴近生活的三个典型场景形成“问题串”，促使学生从直觉感知上升到理性思考，激活已有经验，为后续建立“按效果分解”的物理模型提供丰富素材和认知支架。
新知建构
【12分钟】 一、回顾旧知，建立逆向思维桥梁。 （一）、复习力的合成规律，引出逆运算概念。
教师在黑板上绘制两个共点力F 和F ，引导学生回忆：“当我们有两个力同时作用在一个物体上时，可以用什么方法找到它们的合力？”学生回答后，教师规范作图，完成平行四边形定则的应用过程。
接着反问：“如果我们只知道一个力F，能否找到两个力，使它们共同作用的效果与F完全相同？”此时明确指出：这一过程就是“力的分解”，它是力的合成的逆运算。
进一步强调：“就像10可以分解成6+4，也可以分解成7+3一样，一个力理论上可以分解成无数对不同的分力。”随即在白板上演示：以合力F为对角线，画出不同形状的平行四边形，对应得到不同的分力组合F '和F '、F '和F '……
关键转折提问：“既然分解方式无穷多，我们在实际问题中该如何选择最合理的那一对分力呢？”由此引出决定性原则——必须依据力的实际作用效果来确定分力的方向。
二、聚焦典型情境，提炼分解方法。 （一）、深入剖析斜面上物体的重力分解。
教师出示固定倾角θ的光滑斜面模型，放置一小车于其上，提问：“小车受到的重力G会产生哪些效果？”引导学生观察并讨论：
效果一：使小车紧压斜面 → 对应一个垂直于斜面向下的压力效果；
效果二：使小车沿斜面向下加速滑动 → 对应一个平行于斜面向下的下滑趋势。
据此，教师提出：“为了等效描述这两个独立效果，我们应该把重力G沿着哪两个方向分解？”学生逐步得出结论：应沿“垂直于斜面”和“平行于斜面”两个方向分解。
随后，教师规范作图：以重力G为对角线，构建平行四边形，使其两个邻边分别平行于上述两个方向。标出分力符号：G⊥表示垂直斜面的分力（即正压力来源），G∥表示平行斜面的分力（即下滑力）。
紧接着，利用几何关系讲解三角函数表达式推导过程：在由G、G⊥、G∥构成的直角三角形中，∠θ即为斜面倾角，故有：
G∥ = G·sinθ
G⊥ = G·cosθ
教师特别提醒：“这里sin对应对边，cos对应邻边，切勿混淆。”并通过改变斜面角度动态演示分力大小的变化趋势，强化直观感受。 1. 回忆力的合成法则，理解分解为其逆运算。
2. 观察多种分解可能性，认识分解的不确定性。
3. 分析斜面上重力的两个作用效果。
4. 参与公式推导，理解G∥与G⊥的三角函数关系。
评价任务 概念迁移：☆☆☆
模型构建：☆☆☆
公式理解：☆☆☆
设计意图 通过“逆运算”视角打通新旧知识联系，避免孤立教学；利用图形动态展示无限分解的可能性，突出“按效果确定方向”的必要性；以斜面为例深度建模，既呼应导入情境，又为后续实验验证奠定理论基础，实现“现象—模型—数学表达”的完整闭环。
实验探究
【15分钟】 一、设计并实施实验，验证重力分解效果。 （一）、布置任务，明确探究目标。
教师宣布：“接下来我们将亲手验证斜面上重力分解的合理性。你们的任务是：使用提供的器材，测量小车在不同倾角斜面上所受‘下滑力’的大小，并与理论值G·sinθ进行比较。”
分发实验任务单，包含以下内容：
1. 实验目的：验证重力沿斜面方向的分力G∥=G·sinθ
2. 器材清单：带刻度斜面轨道、小车（已知质量m=0.5kg）、数字测力计（量程0~10N）、量角器、支撑架
3. 步骤提示：
a. 调节斜面至指定角度θ（如30°、45°、60°）
b. 将测力计连接小车，沿斜面方向缓慢拉动直至刚好移动，记录此时拉力F（近似等于最大静摩擦前的下滑力）
c. 计算理论值G∥=mg·sinθ（取g=10m/s ）
d. 比较F与G∥，分析误差来源
（二）、组织小组合作，开展动手实践。
全班分为6个小组，每组4人，分工明确：一人调节斜面角度并读数，一人操作测力计并读数，一人记录数据，一人负责计算与汇报。
教师巡视指导，重点关注：
- 测力计是否保持与斜面平行？若倾斜会导致测量值偏大或偏小？
- 小车是否处于即将滑动的临界状态？过早读数会低估下滑力。
- 角度测量是否准确？建议使用电子倾角仪辅助提高精度。
当某组成功获得一组有效数据后，鼓励他们尝试更换角度重复实验，积累更多样本。
二、汇总数据，进行科学论证。 （一）、投影各组实验结果，组织集体分析。
教师将各组测得的F值和计算的G∥值输入电子表格，实时生成柱状对比图。
例如：
θ F (N) G∥=mg·sinθ (N)误差率30°2.482.500.8%45° 3.52 3.54 0.6%60°4.30 4.33 0.7%
引导学生观察：“实验值与理论值非常接近，说明我们对重力分解的假设是合理的。”
进一步提问：“为什么会有微小误差？”启发学生思考空气阻力、轨道摩擦、读数误差等因素，培养学生批判性思维。
最后总结：“实验有力支持了我们的模型——重力确实可以按‘压紧斜面’和‘促使下滑’两种效果进行分解，且数学表达式成立。” 1. 明确实验目标，领取任务单。
2. 小组分工协作，完成角度调节与测力操作。
3. 准确记录原始数据，计算理论值。
4. 参与数据分析，得出实验结论。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
结论合理：☆☆☆
设计意图 通过真实实验让学生亲历“提出假设—设计方案—获取证据—得出结论”的完整科学探究过程；数字化工具提升测量精度与可视化效果；小组合作促进交流协作；误差分析环节深化对理想模型与现实差异的理解，真正落实“做中学”理念。
迁移应用
【8分钟】 一、拓展应用场景，深化理解层次。 （一）、分析绳系物体的张力分配。
课件展示一幅图：一个质量为m的物体悬挂在两根对称的细绳之间，形成夹角2α，顶点固定于天花板。
设问：“物体的重力G被两根绳子共同承担，每根绳子的拉力T有多大？”
引导学生分析重力的效果：拉伸左右两根绳子，使其产生张力。由于对称，两绳拉力大小相等。
教师示范建模：将重力G沿两绳方向分解，构建菱形（特殊平行四边形）。利用对称性可知，每个拉力T与竖直方向夹角为α。
在分解三角形中，G为底边，T为两腰，由力的矢量关系得：
2T·cosα = G T = G / (2cosα)
强调：“当夹角增大时，cosα减小，拉力T反而增大！这就是为什么晾衣绳不能绷得太紧，否则容易断裂。”
二、联系工程技术，体现学科价值。 （一）、解读斜拉桥的力学智慧。
播放一段港珠澳大桥或上海杨浦大桥的航拍视频，特写斜拉索结构。
讲解：“每一根斜拉索都在承受桥面的一部分重量。工程师正是运用力的分解原理，将竖直向下的桥体重力，分解到无数根斜向的钢索中，从而分散载荷，增强稳定性。”
设问：“如果某根拉索与桥面夹角很小，意味着它承担的拉力会很大还是小？”引导学生用T=G/(2cosα)类比推理，得出“夹角越小，拉力越大”，进而理解为何现代大桥常采用大角度斜拉设计以优化受力。
此环节不仅拓宽视野，更让学生深刻体会到物理学是支撑现代文明的重要基石。 1. 分析对称悬挂中重力的分解方向。
2. 理解T = G/(2cosα)的推导过程。
3. 解释生活中绳子易断的原因。
4. 领悟斜拉桥中的物理原理。
评价任务 模型迁移：☆☆☆
公式应用：☆☆☆
解释现象：☆☆☆
设计意图 通过非正交分解案例打破学生“只能沿水平竖直分解”的思维定势；引入对称性简化分析，提升综合建模能力；以国家重大工程为载体，展现物理之美与力量，激发民族自豪感与学习内驱力，实现知识、能力与情感的三维融合。
课堂总结
【5分钟】 一、结构化梳理，升华认知境界。 （一）、系统回顾本课核心脉络。
教师站在讲台中央，缓缓说道：“今天我们踏上了一段探寻‘力的秘密’之旅。从山体滑坡的警示，到行李箱的牵引，再到灯笼的悬挂，我们发现——原来一个看似简单的力，背后竟藏着多重角色。”
一边说，一边在黑板上勾勒思维主线：
“力的分解 ≠ 数学拆分，而是基于**物理效果**的真实再现。”
“它没有唯一答案，却有最优选择——那就是回到现实情境中去寻找线索。”
“无论是斜面上的下滑之力，还是绳索中的张力之网，我们都用平行四边形定则为尺，以三角函数为笔，描绘出了力的世界地图。”
（二）、引用名言，激励未来探索。
投影爱因斯坦语录：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界，推动进步，是知识进化的源泉。”
教师深情结语：“同学们，你们今天不仅学会了分解一个力，更是在练习一种思维方式——把复杂问题拆解为可操作的部分。这种能力，将伴随你们解开更多自然之谜。愿你们永远保有这份好奇与勇气，在未来的科学征途中，像力一样坚定方向，像分力一样协同发力，成就属于自己的合力人生！” 1. 跟随教师回顾知识框架。
2. 理解“按效果分解”的核心思想。
3. 感受物理思维的普适价值。
4. 激发持续探索科学的热情。
评价任务 知识整合：☆☆☆
思想领悟：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 采用“情景回溯+哲学升华”双线总结，既巩固知识点，又提升思维高度；引用科学巨匠话语赋予课堂人文厚度；结尾寄语将物理概念转化为人生隐喻，实现学科育人目标，让学生带着感动与力量离开课堂。
作业设计
一、基础巩固题
1. 将一个大小为20N的力F分解为两个分力F 和F ，已知F 的方向与F成30°角，F 的方向与F成60°角，且F 与F 均在同一平面内。试用作图法求出F 和F 的大小。（要求：使用直尺和量角器规范作图，保留作图痕迹）
2. 质量为2kg的物体静止在倾角为37°的斜面上（sin37°≈0.6，cos37°≈0.8）。求：
(1) 物体所受重力沿斜面向下的分力大小；
(2) 物体对斜面的压力大小。
二、拓展提升题
3. 如图所示，一名登山者通过一根轻质绳索横跨山谷，绳索两端固定于等高岩壁上，中间最低点距两端水平距离均为L，垂直下垂高度为h。若登山者连同装备总重为G，请推导绳索两端所受拉力T的表达式（用G、L、h表示）。提示：先分析重力产生的两个效果，再利用几何关系找出角度。
4. 查阅资料，了解中国古代建筑（如斗拱、飞檐）中的力学智慧，写一段200字左右的文字，说明其中可能蕴含的力的分解思想。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. 作图步骤：
① 选定标度（如1cm代表5N），画出合力F=4cm长的线段；
② 从F起点出发，作30°射线表示F 方向，从F终点作60°反向延长线；
③ 过F终点作F 方向的平行线，过F起点作F 方向的平行线，交于一点；
④ 测量两邻边长度并换算得：F ≈10.4N，F ≈17.3N。
2. 解：
(1) G∥ = mg·sin37° = 2×10×0.6 = 12N；
(2) G⊥ = mg·cos37° = 2×10×0.8 = 16N，压力大小等于G⊥ = 16N。
二、拓展提升题
3. 设绳索与水平方向夹角为θ，则tanθ = h/L，cosθ = L/√(L +h )；
由对称性，2T·cosθ = G T = G/(2cosθ) = G√(L +h )/(2L)
4. （示例）斗拱结构通过层层出挑的木构件，将屋顶的巨大重量逐级向外传递，最终分散到立柱上。这种设计巧妙地将竖直向下的压力分解为多个斜向支撑力，提高了建筑的整体稳定性和抗震性能，体现了古人对力的分解原理的朴素应用。
板书设计
§3.5 力的分解
┌──────────────┐
│ 核心思想 │
│ 力的分解 = 合成逆运算 │
│ 原则：按实际作用效果 │
└──────────────┘
【典型模型1：斜面】
分解方向：∥斜面 & ⊥斜面
G∥ = G·sinθ（下滑力）
G⊥ = G·cosθ（正压力）
【典型模型2：对称悬挂】

T = G/(2cosα)，α↑ T↓
★ 关键词：效果 → 方向 → 平行四边形 → 三角函数
教学反思
成功之处
1. 以“山体滑坡”为切入点，成功构建贯穿全课的问题主线，实现了情境驱动下的深度学习。
2. 实验环节采用数字传感器与传统器材结合，数据精准可视，极大提升了学生的参与热情与论证说服力。
3. 结尾引用爱因斯坦名言并升华至人生哲理，实现了知识传授与价值引领的有机统一。
不足之处
1. 部分学生在三角函数应用时仍显生疏，今后应在数学衔接上下功夫，可提前补充简易三角比知识。
2. 实验时间略显紧张，个别小组未能完成全部角度测量，下次可精简步骤或增加预备实验组。
3. 对非对称分解情境涉及较少，可增设一道开放性挑战题满足学有余力学生的需求。