高中物理 力的合成

高中物理课件力的合成第1页，共50页，2023年，2月20日，星期四第2页，共50页，2023年，2月20日，星期四第3页，共50页，2023年，2月20日，星期四1．能从力的作用效果上理解合力与分力的概念，知道共点力的概念。2．掌握力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力。3．会用直角三角形的知识求共点力的合力。4．知道合力与分力的大小关系及夹角对合力的影响。第4页，共50页，2023年，2月20日，星期四第5页，共50页，2023年，2月20日，星期四[读教材·填要点]

1．合力与分力

(1)定义：一个力产生的效果跟原来几个力的共同效果

，这个力就叫做那几个力的

，原来的几个力叫做

。

(2)关系：合力与分力之间是“

”关系。合力分力等效替代相同第6页，共50页，2023年，2月20日，星期四2．力的合成(1)定义：求几个力的

的过程叫做力的合成。力的合成实际上就是要找一个力去代替几个已知的力，而不改变其作用效果，即合力和分力可以

。(2)平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作

，这两个邻边之间的对角线就代表

，这个法则叫做平行四边形定则。合力相互替代平行四边形合力的大小和方向第7页，共50页，2023年，2月20日，星期四[关键一点](1)合力与分力满足平行四边形定则而不是算术法则，故合力可以大于、等于或小于分力。(2)不仅力的合成遵循平行四边形定则，一切矢量的运算都遵循这个定则。3．共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用，而且这些力都共同作用在物体的

上，或者它们的

相交于同一点，这样的一组力叫做共点力。共点力的合成遵循平行四边形定则。同一点延长线第8页，共50页，2023年，2月20日，星期四[试身手·夯基础]1．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，如果大小相等，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，如果它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力D．作用在一个物体上的几个力，如果它们力的作用线汇交于同一点，则这几个力是共点力第9页，共50页，2023年，2月20日，星期四解析：共点力是几个力作用于一点或力的作用线交于一点的力。作用在同一物体上大小相等方向相反的两个力不一定在同一条直线上，即不一定是共点力。如果受两个力且平衡的物体，所受的力一定是共点力，故A错误，B、C、D正确。答案：BCD第10页，共50页，2023年，2月20日，星期四图3－4－12．引体向上是体育课上常做的一种体育运动，人的双手抓住单杠使身体在空中做上、下运动，可以有效锻炼人的上肢及胸部多处肌肉，很多同学很喜欢这一运动。如图3－4－1所示，在做引体向上运动时，双臂平行时用力大还是双臂张开较大角度时用力大？第11页，共50页，2023年，2月20日，星期四答案：双臂平行时省力，根据平行四边形定则可知，合力一定时(等于人的重力)，两臂分力的大小随双臂间夹角的增大而增大，当双臂平行时，夹角最小，两臂用力最小。第12页，共50页，2023年，2月20日，星期四第13页，共50页，2023年，2月20日，星期四1．实验目的验证互成角度的两个力合成时的平行四边形定则。

2．实验原理根据等效替代法，使一个力的作用效果和两个力的共同作用效果相同。将橡皮条一端固定，另一端用两个力F1、F2使其伸长一定长度，再用一个力F′作用于橡皮条的同一点，使其伸长同样的长度，则F′与F1和F2的作用效果相同。所以F′就是F1、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、F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向是否相同。第14页，共50页，2023年，2月20日，星期四

3．实验器材方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。

4．实验步骤

(1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。

(2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。第15页，共50页，2023年，2月20日，星期四图3－4－2(3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图3－4－2所示，记录两弹簧测力计的读数F1和F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向。

(4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳的方向。

(5)改变两个力F1与F2的大小和夹角再重复实验两次。第16页，共50页，2023年，2月20日，星期四

5．数据处理

(1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。

(2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示。

(3)比较F′和平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。第17页，共50页，2023年，2月20日，星期四

6．注意事项

(1)正确使用弹簧测力计：①使用前要检查指针是否指在零刻度线上，否则应校正零位(无法校正的要记录下零误差)。还需用钩码检查是否存在示值误差，若存在，应加以校正。②实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换或调校，直至相同为止。第18页，共50页，2023年，2月20日，星期四③使用弹簧测力计测力时，读数应尽量大些，但不能超出它的测量范围。④被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧及挂钩不可与外壳相碰以避免产生摩擦。⑤读数时应正对、平视刻度。第19页，共50页，2023年，2月20日，星期四

(2)规范实验操作：①不要直接以橡皮条端点为结点，可用一段细绳连接两细绳套，以三绳交点为结点，应使结点小些，以便准确地记录结点O的位置。②在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同。③不要用老化的橡皮条，检查方法是用一个弹簧测力计拉橡皮条，要反复做几次，使橡皮条拉到相同的长度看弹簧测力计读数有无变化。第20页，共50页，2023年，2月20日，星期四④细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套的方向画直线，应在细绳套末端用铅笔画一个点，去掉细绳套后，再将所标点与O点连一直线确定力的方向。⑤在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作力的图示稍大一些。第21页，共50页，2023年，2月20日，星期四

7．误差分析

(1)误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。

(2)减小误差的办法：①实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度，要根据弹簧测力计的精度正确读数和记录。第22页，共50页，2023年，2月20日，星期四②作图时用刻度尺借助于三角板，使表示两力的对边一定要平行。因两个分力F1、F2间的夹角θ越大，用平行四边形定则作出的合力F的误差ΔF就越大，所以，实验中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之间为宜。第23页，共50页，2023年，2月20日，星期四

1．将橡皮条的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计。沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮条的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3－4－3所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。第24页，共50页，2023年，2月20日，星期四图3－4－3第25页，共50页，2023年，2月20日，星期四(1)由图可读得水平和竖直拉力的大小分别为________N和________N。

(2)在本题的虚线方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。

[审题指导]

本题主要考查学生对基本仪器的读数情况以及数据的处理方法和分析比较能力。读弹簧测力计示数时，应注意首先找零刻度，尤其是竖直放置的那个弹簧测力计是倒置，应注意它的读数方法。第26页，共50页，2023年，2月20日，星期四

[解析]

由题图可以看出水平弹簧测力计的读数是3.50N，竖直弹簧测力计的读数是2.5N。在方格纸上画这两个力及它们的合力时要使线段长短表示力的大小，标度应统一。第27页，共50页，2023年，2月20日，星期四[答案]

(1)3.50

2.50

(2)如图所示第28页，共50页，2023年，2月20日，星期四

1．对合力和分力的进一步理解

(1)由于合力对物体的作用效果与几个分力的作用效果相同，所以可用合力等效替代那几个分力。

(2)合力与分力的等效替代是可逆的，也可以用几个分力来替代一个合力。

(3)只有同一物体同时受到的力才能合成。

(4)不同性质的力也可以合成，因为合力与分力是作用效果上的一种等效替换。

(5)受力分析中合力与分力不能同时出现。第29页，共50页，2023年，2月20日，星期四

2．合力与分力的大小关系

(1)两个力的合成：①最大值：当两个力同向时，合力F最大，Fmax＝F1＋F2，合力与分力方向相同。②最小值：当两个力反向时，合力F最小，Fmin＝|F1－F2|，合力与分力中较大的力方向相同。③合力范围：互成角度的两个共点力的合力大小范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。第30页，共50页，2023年，2月20日，星期四

(2)三个力的合成：①最大值：三个力同向时，合力F最大，Fmax＝F1＋F2＋F3。②最小值：当其中两个较小分力的和F1＋F2大于等于第三个分力F3时，合力F最小值为零；当其中两个较小分力之和F1＋F2＜F3时，合力最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)。第31页，共50页，2023年，2月20日，星期四

[名师点睛]

(1)两个分力F1、F2的大小确定时，它们的夹角越小，合力越大，夹角越大，合力越小。

(2)三个力合成时，如果某个力介于其他两个力的合力的范围之内，则这三个力的合力的最小值必定为零。第32页，共50页，2023年，2月20日，星期四

2．关于合力与分力的说法中，正确的是(

)

A．合力与分力同时作用在物体上

B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的

C．合力可能大于分力，也可能小于分力

D．当两分力大小不变时，增大两分力间的夹角，则合力一定减小第33页，共50页，2023年，2月20日，星期四[审题指导]

解答本题时需要把握以下两点：(1)合力与分力作用效果相同，且作用在同一物体上；(2)合力与分力遵循平行四边形定则。第34页，共50页，2023年，2月20日，星期四

[解析]

合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，选项A错误，B正确；当两分力大小不变时，由平行四边形定则可知，分力间的夹角越大，合力越小，合力可能大于分力(如两分力间的夹角为锐角时)，也可能小于分力(如两分力间的夹角大于120°时)，选项C、D正确。

[答案]

BCD第35页，共50页，2023年，2月20日，星期四

(1)合力与分力是等效替代关系，若两者分别作用在同一个物体上时，其作用效果相同，并不是指物体同时受到合力和分力的作用。

(2)合力与分力的大小关系可利用平行四边形定则画出示意图分析，合力的大小可能大于每个分力，也可能小于每个分力，还可以与某个分力相等。第36页，共50页，2023年，2月20日，星期四

1．图解法从力的作用点起，依两个分力的作用方向按同一标度作出两个分力F1和F2，并把F1、F2作为邻边作出平行四边形，这个平行四边形的对角线的长度按同一标度表示合力的大小，对角线的方向就是合力的方向，通常可以用量角器直接量出合力F与某一分力的夹角。

2．计算法可以根据平行四边形法则作出示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力。以下为求合力的几种特殊情况。第37页，共50页，2023年，2月20日，星期四图3－4－4第38页，共50页，2023年，2月20日，星期四第39页，共50页，2023年，2月20日，星期四推论：当F1＝F2＝F3且三力夹角两两为120°时，其合力F＝0。图3－4－5图3－4－6第40页，共50页，2023年，2月20日，星期四[名师点睛](1)求合力时既要求出其大小又要求出其方向。(2)作图法与计算法均为矢量运算的通用方法。第41页，共50页，2023年，2月20日，星期四

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