名师课件：人教版高中物理 必修第一册34力的合成和分解

第4节力的合成和分解任务1：了解力的等效替代．任务2：科学探究力的合成方法．任务3：力的合成的计算．任务4：按照力的实际作用效果分解．任务5：力的分解的常见实例任务6：力的正交分解法．学习目标问题情景:如图．任务1：了解力的等效替代问题1.二力平衡的的条件是什么？同一条直线上对两个力合成时，如何进行求解？2.如图，两个孩子能提起一桶水，两个孩子的合力与水桶的重力有什么关系？3.一个大人也能提起一桶水,，大人施加的力与水桶的重力有什么关系？4.两个孩子的合力与一个大人的力有什么关系，都产生了什么样的效果？5.如图塔吊吊起货物时，用一根绳子和两根绳子，达到了一样的效果，是否可以说左图中两根绳子的合力等于右图中一根绳子的力？问题提示素养目标1.二力平衡的的条件是什么？同一条直线上对两个力合成时，如何进行求解？作用在同一个物体，大小相等，方向相反，作用在一条直线上理解力的作用效果，能体会力的等效替代方法，合力与分力是效果上的等效替代关系(物理观念)2.如图，两个孩子能提起一桶水，两个孩子的合力与水桶的重力有什么关系？大小相等，方向相反3.一个大人也能提起一桶水,，大人施加的力与水桶的重力有什么关系？大小相等，方向相反4.两个孩子的合力与一个大人的力有什么关系，都产生了什么样的效果？相等都等于水的重力5.如图塔吊吊起货物时，用一根绳子和两根绳子，达到了一样的效果，是否可以说左图中两根绳子的合力等于右图中一根绳子的力？可以任务2：科学探究力的合成方法问题情景：如图所示，悬挂一橡皮条，下端在E点，用两个弹簧秤拉时，可伸长至O点，记下O点的位置，记下两个弹簧秤的拉力大小和方向，然后用一个弹簧秤拉，仍然拉至O点，记下此时弹簧秤拉力的大小和方向。问题1.两个力方向在同一直线上时，如何进行力的合成？2.记下弹簧秤的拉力大小和方向时，需要注意什么？用力的图示做出这两个力。3.为什么用一个弹簧秤拉橡皮条时，也必须拉到O点的位置？做出一个力拉时力的图示。4.把作用点移到一个点上，能否看出三个力之间的关系？将三个力的箭头用虚线连起来，能否找出规律并进行论证？5.什么是力的平行四边形定则？应如何作图？6.已知一分力大小为45N，方向水平向右，另一分力为60N，方向竖直向上，能否通过作图求出合力的大小？通过计算的方法能否求出合力，对比作图法和计算法求出的合力。问题提示素养目标1.两个力方向在同一直线上时，如何进行力的合成？同向相加，反向相减能观察实验现象，发现并提出问题，能做出初步假设；能根据已有实验方案，使用弹簧测力计等实验器材收集数据；能通过图形分析，寻求规律，形成初步结论，能与猜想进行比较；能撰写实验报告，呈现对实验数据的分析过程，知道交流的重要性。注意提升提问能力、猜想假设能力及利用图象进行分析论证的能力（科学探究）2.记下弹簧秤的拉力大小和方向时，需要注意什么？用力的图示做出这两个力。读数准确，力的方向即为弹簧秤所拉细绳的方向3.为什么用一个弹簧秤拉橡皮条时，也必须拉到O点的位置？做出一个力拉时力的图示。保证作用效果相同4.把作用点移到一个点上，能否看出三个力之间的关系？将三个力的箭头用虚线连起来，能否找出规律并进行论证？第一次两个力为平行四边形的邻边，第二次一个力时，为平行四边形的对角线5.什么是力的平行四边形定则？应如何作图？表示两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边的对角线就代表合力的大小和方向6.已知一分力大小为45N，方向水平向右，另一分力为60N，方向竖直向上，能否通过作图求出合力的大小？通过计算的方法能否求出合力，对比作图法和计算法求出的合力。可以通过做力的图示求出合力的大小也可以通过数学计算的方法求出合力大小，大小为75N，方向与45N力的夹角为53°任务3：力的合成的计算问题情景:如图所示问题1.如图1，两个力的大小为都为10N，夹角为120°，合力的大小为多少？方向如何？2.如图2，两个力的大小分别为3N和4N，夹角为90°，合力的大小为多少？方向如何？3.如图3，两个力等大，夹角为，合力大小为多少?4.如果物体受到3个力的作用，合力最大为多少，最小为多少？5.如果物体受到多个力的作用，如何进行合成？图3图1图2问题提示素养目标1.如图1，两个力的大小为都为10N，夹角为120°，合力的大小为多少？方向如何？10N，方向在角平分线上会应用平行四边定则对力进行合成，知道特殊角度下力的合成(物理观念)会求解三力及多力的合成结果（科学思维)2.如图2，两个力的大小分别为3N和4N，夹角为90°，合力的大小为多少？方向如何？5N，方向与4N力的夹角为37°3.如图3，两个力等大，夹角为，合力大小为多少?4.如果物体受到3个力的作用，大小分别为3N，5N，4N，则合力最大为多少，最小为多少？12N，0N5.如果物体受到多个力的作用，如何进行合成？先合成两个力，然后合成后的力与第三个力合成，依次类推得到最后的合力小结合力与分力的大小关系1.两个共点力的合力范围最大F1、F2同向，F合=F1+F2最小F1、F2反向，F合=|F1-F2|合力与分力的大小关系|F1-F2|≤F合≤F1+F2

合力与两分力夹角θ的关系θ越大，F合越小说明：①合力可能比分力都大；②合力可能比分力都小；③合力与分力可能等大2.三个共点力的合力范围设三个力大小分别为F1、F2、F3。（1）其合力的最大值为Fmax=F1+F2+F3。（2）合力的最小值。①如果三个力中任意一个力的大小在另外两个力的合力范围内，即|F1-F2|≤F3≤F1+F2，则合力最小值为0。②如果不满足①中条件，合力的最小值应为最大的力与另外两个较小的力大小之和的差。问题情景:如图．任务4：按照力的实际作用效果分解问题1.如图1所示，与地面成一角度放置一光滑薄木片，上面放一小物体，用一橡皮筋拉住，橡皮筋和木片的形变是怎样的？2.如图2所示，拖拉机斜向上拉耙的力F产生了什么效果？3.这样的效果能否用两个力F1和F2来实现，方向怎样？4.什么是力的分解？力的分解原则是什么？力的分解遵循什么法则？如果没有限制，一个力可以分解为多少对分力？5.矢量和标量的区别是什么？图1图2问题提示素养目标1.如图1所示，与地面成一角度放置一光滑薄木片，上面放一小物体，用一橡皮筋拉住，橡皮筋和木片的形变是怎样的？橡皮筋拉伸，木片向下弯曲理解力的分解是力的合成的逆运算，能按照力的作用效果进行分解(物理观念)2.如图2所示，拖拉机斜向上拉耙的力F产生了什么效果？一是让耙向前运动，二是“抵消”一部分重力，不至于耙在泥土中陷得太深3.这样的效果能否用两个力F1和F2来实现，方向怎样？可以，一个向前，一个向上4.什么是力的分解？力的分解原则是什么？力的分解遵循什么法则？如果没有限制，一个力可以分解为多少对分力？已知一个力求分力的过程遵循平行四边形定则无数对5.矢量和标量的区别是什么？根本的区别是运算法则的不同，矢量遵循平行四边的定则，标量遵循代数运算法则任务5：分解的常见实例问题情景:如图所示问题1.如图1，力F可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？2.如图2，重力G可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？3.如图3，重力G可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？4.如图4，重物对绳子的拉力可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？图3图1图2图4

ABO问题提示素养目标1.如图1，力F可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？向右向上会根据力的作用效果进行力的分解(物理观念)会灵活应用数学三角形中的边角关系处理问题（科学思维)2.如图2，重力G可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？沿斜面向下垂直于斜面向下3.如图3，重力G可以分解为哪两个分力，大小和方向如何？垂直于斜面垂直于挡板4.如图4，重物对绳子的拉力可以分解哪两个分力，大小和方向如何？OB方向OA方向任务6：力的正交分解法问题情景：如图所示，物体受到三个力的作用，如何求解合力大小呢？问题1.物体受到三个及以上力的作用时，求解合力可用什么方法？2.如何建立坐标系？如何确定x轴和y轴？3.三个力在x轴和y轴方向上的分力如何求解？4.如何求解三个力的合力大小？分解的目的是什么？5.使用力的正交分解法求合力时需要注意什么问题？问题提示素养目标1.物体受到三个及以上力的作用时，求解合力可用什么方法？可用正交分解法理解力的正交分解法，能用力的正交分解法处理多力的合成问题（物理观念）2.如何建立坐标系？如何确定x轴和y轴？沿水平竖直方向，或根据题目，让更多的力落在坐标轴上3.三个力在x轴和y轴方向上的分力如何求解？根据三角形几何关系4.如何求解三个力的合力大小？分解的目的是什么？分解的目的是为了合成5.使用力的正交分解法求合力时需要注意什么问题？建立坐标系应以方便、简单为原则各个力分解时，角度要合适，尽量为特殊角小结力的分解中的定解条件按照实际效果分解力的常见示例常考题型题组一合力与分力题1［多选］关于两个大小不变的力F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是（）A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B.两力F1、F2一定是同一个物体受到的力C.两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力D.F一定不随F1、F2的变化而变化【解析】A、B对，C错：只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成。合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在。D错：根据矢量合成法则，合力随两分力的变化而变化。AB题2［多选］两个共点力F1与F2，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F1增大，而F2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BD题3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0~5N、分度值为0.1N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，如图甲所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。（1）由图可读出两个相互垂直的拉力的大小分别为

N和

N。（只需读到0.1N）（2）在图乙的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。题组二

合力与分力的关系【解析】从图中可知，竖直方向的弹簧测力计的读数为2.5N，水平方向的弹簧测力计的读数为4.0N。因为读数2.5N、4.0N均是0.5N的整数倍，因此，选方格纸中一个小方格的边长表示0.5N，应用平行四边形定则，即可画出两个力以及它们的合力。2.5甲乙4.0题4［2019·郑州高一期末］某小组在验证“互成角度的两个力的合成”的实验中得到的实验结果如图所示（F′与AO共线）。该小组在实验中把橡皮筋一端固定在A点，另一端系上细绳套。（1）先用一个弹簧测力计施加一个力把结点拉至O点，并记录下这个力，这个力是图中的

（选填“F”或“F′”）。（2）再用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，仍将结点拉至O点，记录下这两个力（图中的F1与F2）。这里采用的实验方法是

。A.微小量累加法B.理想实验法C.控制变量法D.等效替代法（3）在实验中，如果用两根劲度系数不同的橡皮筋代替两个细绳套，对实验结果是否有影响？答：

（选填“有”或“没有”）。F′D没有题5［2020·江苏盐城中学检测］已知两个共点力，F1=10N，方向水平向右，F2=10N，方向竖直向上，如图所示。（1）求这两个力的合力F的大小和方向；（2）若将F2绕O点逆时针旋转30°角，求这时合力F的大小和方向。题组三

求合力的常用方法A题6［2019•太原高一期末］［多选］小娟、小明共提一桶水两人拉力的合力与桶及桶内水的总重力等大反向。匀速前行，如图所示。已知两人手臂上的拉力大小相等且均为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则（）A.当θ=0°时，F=G/2B.不论θ为何值，F=G/2C.若θ=120°，则F=GD.在θ从0°逐渐增大到150°的过程中，F越来越小AC题7已知F1=12N，F2=16N。这两个力作用于一点，其夹角θ=90°，分别用作图法和计算法求出它们的合力F【解析】（1）作图法（如图左所示）：则合力大小为F=4N×5=20N，用量角器量得合力与F1夹角为53°。（2）计算法（如图右所示）：合力大小为F=20N，合力的方向与F1夹角为θ，则tanθ=4/3，解得θ=53°。【答案】

F=20N，方向与F1方向成53°角题8［山东卷］如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千。某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变。木板静止时，F1表示木板所受合力的大小，F2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后（）A.F1不变，F2变大 B.F1不变，F2变小C.F1变大，F2变大 D.F1变小，F2变小A题组四

对力的分解的理解题9如图所示，把光滑斜面上的物体所受重力mg分解为F1、F2两个力。图中FN为斜面对物体的支持力，则下列说法正确的是 （）A.F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力B.物体受到mg、FN、F1、F2共四个力的作用C.F2是物体对斜面的压力D.力FN、F1、F2这三个力的作用效果与FN、mg这两个力的作用效果相同【解析】

A错：F1是重力沿斜面向下的分力，其作用效果是使物体沿斜面下滑，施力物体是地球。B错：物体受到重力mg和支持力FN两个力的作用，F1、F2是重力的分力。C错：F2是重力沿垂直于斜面方向的分力，其作用效果是使物体压紧斜面，F2的大小等于物体对斜面的压力，但二者的受力物体不同，F2的受力物体是物体本身，物体对斜面的压力的受力物体是斜面。D对：各分力共同作用的效果与合力作用效果相同。D题10关于力的分解，下列说法中正确的是（）A.一个力不可能分解成两个大小都比它大的力B.一个力不可能分解成两个大小都比它小的力C.一个力有可能分解成两个大小都与它相等的力D.只要遵循平行四边形定则，任一已知力都可能分解成唯一的一对分力C提示：当大小相等的两个分力的夹角为120°时，合力与两分力大小相等。题11［2019·山东济宁实验中学高一期中］［多选］如图所示，重力为G的小球静止在斜面上，下列关于重力的两个分力说法正确的是（）A.F1的大小等于小球对挡板的压力大小B.F2是小球对斜面的正压力，大小为C.F1是小球所受重力的一个分力，大小为GtanθD.由于重力的存在，小球同时受G、F1、F2的作用题组五

按照力的实际作用效果分解AC【解析】A对：根据牛顿第三定律可知，F1的大小等于小球对挡板的压力大小。B错：F2是物体重力的一个分力，不是物体对斜面的正压力，只是大小相等。C对：F1是物体所受重力的一个分力，由几何关系可知，其大小为Gtanθ。D错：F1、F2均是重力的分力，不是物体受到的力。B题12［2019·全国Ⅲ卷］用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示。两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°。重力加速度为g。当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则（）题组六正交分解法题13在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19N、40N、3