(一)教学目的
1.理解力的三要素。
2.会画力的图示和力的示意图。
(二)教学过程
一、复习提问
1.在国际单位制中,力的单位是什么?
2.在物理实验室中常用的测力计是什么?
3.力作用在物体上能产生哪些效果?
二、新课引入
力的效果是改变物体的形状,改变物体的运动状态。
用力拉弹簧,用的力越大,弹簧伸长越长,可见力的大小影响力的效果。那么除了力的大小外,还有哪些因素影响力的效果呢?
三、力的三要素
1.如前所述,力的大小影响力的效果。
2.力的方向
教师:我们要把螺母拧紧,一般来说应该向顺时针方向用力,如果沿着逆时针方向用力只能将螺母拧松。我们向上提一个木箱,必须向上用力才能将木箱提起来。如果沿水平方向用力推它,只能使它沿水平方向开始运动。我们观看足球比赛,运动员射门时把球踢偏了,原因是踢球时用力的方向没能控制好。打排球时把球扣出界外也是用力的方向不妥。
可见,力的方向也影响力的效果。
3.力的作用点
教师:大家注意看所有的门窗的把手都安装在离门轴较远的位置,这样开关门窗比较方便。如果将门窗的把手安装在离门轴较近的地方,开关门窗就很费力。
可见,力的作用点也影响力的效果。
教师:力所产生的效果跟力的大小、方向和作用点有关。
我们把力的大小、方向和作用点叫力的三要素。所谓力的三要素,意思是只有力的三个要素都不变,力的作用效果才不变。两个力,它们的三个要素都相同,这两个力的效果才完全相同。
力的三个要素中有一个要素不同,都会使力的效果不同。例如,把一根米尺放在桌面上,用一个力作用在尺的中点,向上用足够大的力就可以把尺子平稳地拿起来。如果用同样大的力,力的作用点在尺的一端,尽管力的方向向上,只能把尺的一端提高,尺子是倾斜的。
力的大小、方向和作用点这三个要素充分地反映了力的特征,我们认识一个力,只有认识了力的三个要素才算认识得清楚、全面了。
四、力的图示
力是普遍存在的,但是力又是抽象的,力无法直接“看到”,只能通过力的效果间接地“看到”力的存在。有些情况下,力的效果也很难用眼直接观察到,只能凭我们去分析才能认识力的存在。
为了使物体受到的力更形象、更具体、更直观地展现在人们眼前,我们借助画图的方法把力表示出来,也就是把力这个抽象的东西画出来,这就是我们下面要学的力的图示。
1.力的作用点的画法
教师:要画出力,就是画出力的三要素、首先要画出力的作用点。一般来说,把力的作用点画在受力物体上即可。
(教师示范)
2.力的大小的画法
教师:用一个线段的长度配合标度表示力的大小。力的大小是200牛顿,可选择1厘米长的线段表示100牛顿,那么200牛顿的力应用2厘米的线段表示。
(教师示范)
3.力的方向的画法
教师:在线段的末端用箭头表示力的方向。
(教师示范)
五、学生练习
木箱受到水平向右的拉力,大小是1000牛顿。
(学生画,请一位学生画在黑板上)
六、力的示意图
力的图示可以直观、准确地表示物体的受力情况,但是也可以对力的图示加以简化,只用一个带箭头的线段表示力,不必严格准确地画出力的大小,突出力的方向即可。例如用1000牛顿水平推力推木箱,只用一个带箭头的线段表示,标出1000牛顿即可。这种简化的图叫力的示意图。
(教师示范)
七、作业
1.完成节后练习。
2.章后习题3。
(三)说明
关于力的图示,从事初中教学的老师们争论颇多,诸如作用点的位置,推力和拉力的画法是否相同等。学生练习时,也常纠缠不清。
初中学习的力学部分一般是刚体或质点,除了重力之外,其他各力的作用点只要画在受力物体上即可。要求学生只画受力物,不画施力物,受力物只用一个简单的符号表示,免得让学生陷入受力物画不好这种苦恼之中。
作用在刚体上的力本是个滑移矢量,所以推力和拉力采用相同的画法即可。
本节重点是让学生理解力的三要素和掌握力的图示的画法。