高中物理 第三章 第三节 力的等效和替代学案 粤教版必修1(1).doc

第三章 研究物体间的相互作用第三节 力的等效和替代课前自主预习1等效与替代：如果一个力f的 跟另外几个力f1、f2、f3的共同 相同,那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代。等效替代是重要的科学思维方法之一,它可以使复杂问题变成简单问题.2.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的 ，而那几个力就叫这个力的 ，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系.3.力的合成与分解：在物理学中，通常从 相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。求几个力的合力的过程或求合力的方法叫 ,求一个力的分力叫 .4. （单选）关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是()a合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力b合力的大小随分力夹角的增大而增大c合力的大小一定大于任意一个分力d合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力5.（单选）两个大小和方向都确定的共点力，其合力的()a大小和方向都确定b大小确定，方向不确定c大小不确定，方向确定 d大小和方向都不确定【自主学习】参考答案：1作用效果，作用效果2.合力，分力3作用效果，力的合成，力的分解。4. 解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图甲所示，也不一定小于大的分力，如图乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图丙所示，并且也不一定大于任意一个分力故选项d正确5. 解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项a正确答案：a课堂互动探究知识点1 力的等效与替代新知探究图3-3-1如图3-3-1所示，同样一桶水，一个人提和两个人共同提，感觉是不一样的，一个人把它提起来，感觉很重，给桶施加了 个向上的拉力；两个人共同提起来，感觉很轻松，给桶施加了 个力一个人提和两个人提都是将桶提了起来，作用效果是 的1.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系.2.力的合成与分解：在物理学中，通常从作用效果相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。求几个力的合力的过程或求合力的方法叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解.图 答案：一， 两 相同重点归纳对合力与分力的关系的理解1不同的力作用在同一个物体上，其效果可以是相同的，例如：一辆马车可以用一匹马来拉，也可以用多匹马来拉；一艘小船可以一个人划，也可以两个人划。就拉车而言，如果车以相同的速度前进，一匹马的作用效果和多匹马的作用效果是相同的，也就是等效的，划船的例子中也同样存在力的等效问题。2.力的替代（1）力的作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态。（2）当不同的力共同作用在同一物体上产生相同的效果时，他们是可以互相替代的。等效替代是非常重要的科学思维方法之一，他可以使复杂问题变成简单问题。（3）根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。3.合力与分力的定义：如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力。4.合力与分力（1）合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。（2）一个力可以有多个分力，即一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，反过来，多个力的作用效果可由一个力来替代。例1 （双选） 关于合力与分力，下列说法正确的是（ ）a.合力与分力是等效的b.合力与分力的性质相同c.合力与分力同时作用在物体上d.合力与分力的性质不影响作用效果解析：合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用产生的效果相同，合力和分力能替换作用在物体上，因而合力与分力不是同时作用在物体上,合力与分力的性质不影响作用效果。答案：ad触类旁通1.（双选）关于力的合成，下列说法正确的是( )a.一个物体受两个力的作用，求出他们的合力，物体便受到三个力的作用b.如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，这个力就是那几个力的合力c.不同性质的力，不能进行合成d.某力与其他几个力使静止的物体发生形变相同，这个力就是那几个力的合力。解析：合力与分力是根据力的作用效果来替代，不是合力与分力同时作用在物体上的，力的合成与力的性质无关，故选b、d答案：bd图3-3-2 知识点2 合力的大小新知探究图3-3-2情景：小明在前面拉斗车，小丽在后面推斗车，在他们两个的共同作用下可以拉动斗车做匀速直线运动，大力士自己去拉斗车，他一个人即可轻松拉动斗车做匀速直线运动。小明与小丽的合力使得斗车做匀速直线运动，所以小明与小丽的合力应该 斗车与水平地面间的摩擦力；大力士单独作用于斗车的力也是使得斗车做匀速直线运动，故大力士单独作用于斗车的力 斗车与地面间的摩擦力。所以大力士单独作用于斗车的力 小明和小丽共同作用于斗车的合力。这两个过程中大力士的力叫小明与小丽共同作用的 ，小明和小丽的两个力分别叫大力士的 。答案：等于，等于，等于，合力，分力重点归纳对合力的大小的理解1当分力和的夹角变化时，合力f的大小和方向都发生变化。2.两分力同向时合力最大，。3.两分力反向时，合力最小，其方向与较大的一个分力方向相同。4.合力的取值范围：。5.夹角越大，合力就越小。6.合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力，还可能等于某一个分力的大小。例2（双选）有两个力，一个3n，另一个5n，则它们的合力的大小可能是（ ）a.2n b.1n c.6n d.9n 解析：3n和5n这两个力的合力，最大值为8n，最小值为2n，而2n、6n刚好在其范围内，1n、9n超出范围。答案：ac 触类旁通2. （单选）同一平面内的三个力，大小分别为4n、6n、7n,若三个力同时作用在某物体上 则该物体所受的三个力的合力最大值和最小值分别为（ ）a17n、3n b17n、0c9n、0 d17n、11n解析：三个力合力最大为三者相加，所以4n、6n、7n,的合力最大值为17n ,因为4n、6n、这两个力的最大值为10n，最小值为2n, 而7n,刚好在这两个力的范围内，也就当4n、6n、的合力为7n时，三个力的合力为0。答案：b方法技巧易错易混实验透视实验透视1. 寻找等效力【实验目的】1. 探究求分力与合力的关系【实验原理】1.等效法：使一个力f的作用效果和两个力f1、f2的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力f就是这两个力f1和f2的合力，作出力f的图示再根据平行四边形定则作出力f1和f2的合力f的图示，比较f和f的大小和方向是否都相同。【实验器材】方木板、弹簧测力计两个、白纸、橡皮条一段、细绳套两个、图钉(若干)、三角板、刻度尺、铅笔【实验步骤】图3-3-31.将一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端与两根细绳相连。2.如图3-3-3甲图所示，分别在细绳下悬挂等量的钩码，使橡皮筋与细绳的结点伸长至点o，将画有间隔相等同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面，其圆心与点o重合。在纸的边缘记下两绳与纸边的交点c、d，同时记录两绳上悬挂钩码的数值。3. 如图3-3-3已图所示，直接用一个弹簧测力计去拉牺牲套，同样使结点伸长至点o，记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点j。4.取下纸片，连接oc、od、oj，用力的图示法作出三个力（如图3-3-3丙图所示）。5.改变钩码的数量，重复上述实验步骤。【实验结论】在力和的的方向上各作各作线段oa和ob，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力和的大小。以oa和ob为邻边作平行四边形oacb。量出这个平行四边形的对角线oc的长度，可以看出，根据同样的标度，合力f的大小和方向可以用对角线oc表示出来。改变力和的大小和方向，重做上述实验，可以得到同样的结论。【注意事项】1同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤勾好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行2在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差3画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力4在同一次实验中，橡皮条拉长的结点o位置一定要相同5由作图法得到的f和实验测量得到的f，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为f和f相等.例3 （双选）当两个力夹角为时，两力的合力为2n；当两力的夹角为时，其合力为10n，则下列说法正确的是（ ）a. 此合力大小的变化范围在2n和14n之间变化。b. 此合力大小的变化范围在2n和10n之间变化。c. 两力的大小分别是2n和8nd. 两力的大小分别是6n和8n解析：设这两个力为和，则夹角为时，夹角为时，则则这两个力的合力范围为214n。答案：ad触类旁通图3-3-43.（单选）如图3-3-4所示，重力为100 n的物体在水平面上向右运动，物体和平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向左的力f20 n的作用，则物体受到的合力是()a0 b40 n，水平向左c20 n，水平向左 d20 n，水平向右解析：物体向右运动，受向左的滑动摩擦力为：又外力f水平向左，故物体所受合力为：，方向水平向左，故b正确答案：b随堂练习一、单项选择题1关于合力和分力，以下说法正确的是 ()a合力就是分力的代数和b合力总比某一分力大c分力与合力的方向总是不一致的d合力等于某一分力是可能的解析：合力是分力的矢量和，而不是代数和，所以a错误；合力介于两分力代数和与两分力代数差的绝对值之间，所以b错误，d正确；当两分力方向相同时，合力与分力方向相同，所以c错误答案： d2两个大小和方向都确定的共点力，其合力的()a大小和方向都确定b大小确定，方向不确定c大小不确定，方向确定 d大小和方向都不确定解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项a正确答案：a3关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是()a合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力b合力的大小随分力夹角的增大而增大c合力的大小一定大于任意一个分力d合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力图3-3-6解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图3-3-6甲所示，也不一定小于大的分力，如图3-3-6乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图3-3-6丙所示，并且也不一定大于任意一个分力故选项d正确答案：d二双项选择题4.关于共点力，下列说法中正确的是 ()a作用在一个物体上的两个力，如果大小相同，方向相反，这两个力是共点力b作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力c作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力一定不是共点力d作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力解析：作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线汇交于一点，则这几个力是共点力，所以c错误，d均正确；大小相同，方向相反的力不一定作用在同一点，但一对平衡力必在同一直线上，是共点力，所以a错误，b正确答案： bd5.两个共点力和，其合力为f，则()a合力一定大于任一分力b合力有可能小于某一分力c分力增大，而不变，且它们的夹角不变时，合力f一定增大d当两分力大小不变时，增大两分力的夹角，则合力一定减小解析：本题可采用特殊值法分析：若f12 n，f23 n，则其合力的大小范围是1 nf5 n，故选项a错误，b正确当f1与f2反向时，ff2f11 n，若增大f1至f13 n，则ff2f10，合力反而减小，故选项c错误当f1与f2间夹角为0时，合力最大，为5 n；当f1、f2间的夹角增大为180时，合力最小为1 n，说明随着f1与f2间的夹角的增大，其合力减小，故d正确答案：bd课后巩固提升一、单项选择题1下列哪个因素不影响力的作用效果（ ）a力的大小 b力的方向c力的作用点 d力的单位解析：力的三大要素：力的大小、方向、作用点是影响力的作用效果的。力的单位不影响力的作用效果，故选d答案：d2关于合力与分力的说法中，错误的是（ ）a合力的作用效果跟几个分力共同作用产生的效果相同b合力与分力同时作用在物体上c合力的作用可用几个分力来替代d求几个力的合力可用平行四边形法则解析：合力与分力是一种等效替换关系，“等效”指的是合力和分力的效果相同，“替换”指的是合力和分力能替换作用在物体上。答案：b3两个大小和方向都确定的分力，其合力的（ ）a大小和方向都确定b大小确定，方向不确定c大小不确定，方向确定d大小和方向都不确定解析：根据平行四边形定则，分力的大小与方向确定，做出的平行四边形的对角线也是确定的，即合力的大小和方向是确定的，所以选a。答案：a4将一个力f分解为两个力f1 和f2 ，那么下列说法中错误的是（ ）af是物体实际受到的力bf1和f2不是物体实际受到的力c物体同时受到f和f1、f2三个力的作用df1和f2共同作用的效果与f作用的效果相同解析：合力与分力是按效果来替代，而不是同时作用在物体上。c错。答案：c二、双项选择题5. 下列关于力的合成的说法正确的是（ ）a几个力的合力就是这几个力的代数和 b几个力的合力一定大于这个力的任何一个c几个力的合力可能小于这几个力中最小的力d几个力的合力可能等于这几个力中最大的力解析：合力与分力遵循平行四边形定则，根据平行四边形定则，分力的夹角不同，合力也不同，合力可能大于分力也可能小于分力。答案：cd6用两根绳子吊起一重物，使物体保持静止，若逐渐增大两绳子间的夹角（小于），则下列说法正确的是（ ）a绳子的拉力不变b绳子的拉力增大c绳子的拉力减小d绳子的拉力的合力不变解析：两绳子的拉力的合力等于重力，重力不变，所以d 答案正确。由于合力不变，两分力的夹角增大时，根据平行四边形定则，可确定两分力会增大，b正确。答案：bd7关于两个力的合力，下列说法中正确的是( )a. 两个力的合力一定大于每个分力； b两个力的合力可能小于较小的那个分力；c两个力的合力一定小于或等于两个分力；d当两个力大小相等时，它们的合力可能等于分力大小。解析：合力可能大于任何一个分力，也可能小于任何一个分力，当两个力大小相等，夹角为1800时，它们的合力等于分力，答案：bd8两个力f1和f2的合力为f, 则下列说法中正确的是（ ）a. f1、f2和f是同时作用在物体上的三个力bf1、f2和f是同种性质的力cf的作用效果与f1、f2同时作用在物体上的共同效果相同df1和f2可能是作用在两个不同物体上的力解析：合力的作用效果与分力的共同作用效果是相同的，合力与分力可以等效替代，不是同时作用在物体上。合力与分力性质是相同的选b、c答案：bc9有三个力f1=2n，f2=6n，f3=8n，则下列说法正确的是（ ）af1不可能是f2和f3的合力bf2可能是f1和f3的合力cf3可能是f1和f2的合力d以上说法都不正确解析：f1和f2的合力最大值为8n，最小值为4n，所以选b、c。答案：bc三非选择题10. 将橡皮筋的一端固定在a点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 n、最小刻度为0.1 n的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计当橡皮筋的活动端拉到o点时，两根细绳相互垂直，如图3-3-7所示这时弹簧测力计的读数可从图中读出(1)由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_n和_n(只需读到0.1