师：各位同学，大家好。今天让我们一起来学习高一物理粤教版力的分解这节课。在广东珠海，有一座闻名世界的世纪工程——港珠澳大桥，它堪称世界桥梁建设史上的巅峰之作，凝结着过去数十年中国在桥梁建设设计、施工、材料研发、工程装备等各项成果。今天，我们就以港珠澳大桥为情境，来学习力的分解这节课。
通过上节课学习，我们知道如果一个力产生的效果和另外几个力共同产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。同理，如果几个力共同产生的效果和一个力产生的效果相同，这几个力就叫做原来那个力的分力。已知分力求合力的过程，称为力的合成；已知合力求分力的过程，称为力的分解。力的分解是力的合成的逆运算，它们都遵循平行四边形定则。
下面请大家思考，如果要将一个力(F)分解为两个力(F_1)和(F_2)，你能通过做平行四边形得到这两个分力吗？请大家动手试一试。
生：（动手操作）
师：通过作图，我们发现对于同一条对角线，可以做出无数个不同的平行四边形。也就是说，如果没有限制，同一个力可以分解为无数对大小和方向不同的分力。看来，要把分力唯一地确定下来，除了知道合力之外，还需要知道其他条件。例如，已知合力与两个分力的方向，就可以做出唯一的平行四边形，分力就会有唯一解。
那么如何在实际情境中确定两个分力的方向，进而求解分力大小呢？下面我们通过港珠澳大桥的情境来体会。港珠澳大桥连接香港、珠海、澳门三地，全长55公里，大桥主体包括桥梁、海底隧道以及连接二者的两个人工岛。图中所示是港珠澳大桥的人工岛。港珠澳大桥建造时将海底隧道沉管在水深超40米处，而大桥桥面净空高度也超过40米，二者最大高度差超过80米，因此需要在人工岛上建立一段桥岛隧连接段，将海底隧道和大桥连接。在连接段设计时，最大纵坡却不超过3%，也就是说连接段的倾角很小。那么为什么连接段的倾角要设计得这么小呢？我们可以把汽车在桥岛隧连接段的情境，通过构建物理模型，转化为图中所示的斜面模型。那么在斜面上的物体的重力应该如何分解呢？下面我们通过实验来分析。
（展示实验器材）这是用塑料垫板制成的斜面，这是连接着弹簧的小车。我们先将小车轻放在斜面上，通过增加钩码来增大小车的重力，大家注意观察塑料垫板和弹簧是否发生形变，继续增大小车的重力。
生：（观察实验现象）
师：我们发现塑料垫板被小车压弯曲，弹簧拉得更长了，说明小车的重力在沿斜面向下和垂直斜面向下这两个方向上产生了作用效果。我们根据力的作用效果来确定分力的方向，因此在这个斜面模型中，我们把物体的重力沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向进行分解。
力的分解作图遵循平行四边形定则，如图所示。通过定性分析，倾角越小，(F_1)越小，(F_2)越大。同学们，根据以上分析，你们知道为什么桥岛隧连接段要设计这么小的倾角了吗？
生：倾角越小，该路段上车辆的重力沿斜面方向的分力就越小，上坡就不费力，下坡也不会冲得太快。
师：非常好。通过以上实例，我们得出在进行力的分解时，一般要根据力产生的效果，先确定好分力的方向，再做平行四边形，接着可以根据数学函数关系计算出分力的大小。比如下面这道例题：一质量为200千克的物体置于倾角为(\theta)的斜面上，求物体所受重力沿斜面和垂直斜面方向的分力。我们可以把重力(G)按照它的作用效果分解为(F_1)和(F_2)，如图所示。由几何关系可以得出，(F_1 = G\sin\theta)，(F_2 = G\cos\theta)。代入数据就可得出重力沿斜面和垂直斜面的分力大小。
同学们，现在你们能梳理出力的分解的一般步骤是什么吗？
生：首先根据实际情况确定出两个分力的方向，接着根据平行四边形定则做平行四边形，最后利用数学知识确定出分力的大小。
师：很好。在现实生活中，力的分解有着广泛的应用。下面我们通过港珠澳大桥的另一处设计来说明其应用。如图所示，是江海直达船航道桥，它是港珠澳大桥的三座通航斜拉桥之一，位于主体桥梁中部。桥面上竖起的三个海豚状的索塔高度达到了163米，相当于50层楼高。同学们试试看，能否用力的分解相关知识，解释一下为什么索塔要建这么高呢？我们可以取一段桥面结构，构建物理模型，设斜拉索与竖直方向的夹角为(\zeta)，对桥面进行受力分析，桥面受到重力(G)以及斜拉索上的拉力(T)和(T')。
同学们，桥面受到的重力可以如何分解？下面我们同样通过实验来分析。（展示斜拉桥模型）这是斜拉桥模型，为了让实验效果更明显，我们用弹性绳来替代斜拉索。下面我们轻放桥面。