2023-2024学年粤教版必修第一册 第三章　第四节　力的合成 课件（51张）

第四节力的合成核心素养目标物理观念(1)知道合力和分力的概念。(2)知道平行四边形定则的内容。科学思维(1)能利用平行四边形定则解决力的合成运算问题。(2)会用作图法和直角三角形知识求共点力的合力。科学态度与责任体会力的合成方法在生产、生活中的应用。CONTENTS目录新知预览·抓必备素养浸润·提能力知能演练·重落实课时跟踪检测新知预览·抓必备高效学习夯基固本1知识点一合力与分力如果一个力产生的____与另外几个力共同作用产生的效果____，那么这个力与另外几个力等效，可以相互替代，这个力就称为另外几个力的____，另外几个力称为这个力的____。效果相同合力分力知识点二力的合成方法1．力的合成：求几个力的____的过程叫作力的合成。力的合成是一种等效替代的方法。2．平行四边形定则如果以表示两个分力的线段为邻边作__________，这两个邻边之间的______就表示合力的大小和方向，如图所示。这就是求合力的平行四边形定则。平行四边形定则可应用于合力的计算，其他矢量的合成同样也遵循平行四边形定则。合力平行四边形对角线3．多个力的合成方法先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水，水桶静止(图甲)；一个大人单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止(图乙)。(1)F是F1、F2的合力，F1、F2是F的两个分力。

()(2)合力一定与分力共同作用产生的效果相同。

()(3)两分力F1、F2一定是同一个物体受到的力。

()(4)大人对水桶施加的力大于两个小孩对水桶施加作用力的合力。()√√√√素养浸润·提能力互动探究重难突破2要点一合力与分力的关系滑滑梯是现在小朋友非常喜欢的一项运动(如图甲所示)，有人分析小朋友沿滑梯下滑时受到重力G、使小朋友沿斜面下滑的力F1、使小朋友压紧滑梯的力F2(如图乙所示)，这个人的分析对吗？提示：不对。合力和分力只是作用效果相同，并不是同时作用在物体上。1．合力与分力的三个特性2．合力与分力的大小关系两分力大小不变时，合力F随两分力夹角θ的增大而减小，随夹角θ的减小而增大(0°≤θ≤180°)。(1)两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向。(2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|F1－F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同。(3)合力的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。【典例1】下列关于合力和分力的说法中，正确的是(

)A．合力总比任何一个分力都大B．两个力的合力至少比其中的一个分力大C．合力的方向只与两分力的夹角有关D．合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间解析

根据平行四边形定则知，合力可能比分力大，可能比分力小，还可能与分力相等，A、B错误；根据平行四边形定则知，合力的方向取决于两分力的大小和方向，C错误；合力的大小取值范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间，D正确。D1．(多选)两个共点力F1、F2大小不同，它们的合力大小为F，则(

)A．F1、F2同时增大一倍，F也增大一倍B．F1、F2同时增加10N，F也增加10NC．F1增加10N，F2减少10N，F一定不变D．若F1、F2中的某一个增大，F不一定增大解析：根据平行四边形定则，F1、F2同时增大一倍，F也增大一倍，选项A正确；若F1、F2方向相反，

F1、F2同时增加10N，F不变，选项B错误；若F1、F2方向相反，F1增加10N，F2减少10N，F变化，选项C错误；若F1、F2方向相反且F1、F2中的一个增大，F不一定增大，选项D正确。AD

2．如图为两个共点力的合力F随两个分力的夹角θ变化的图像，则这两个分力的大小分别为(

)A．1N和4N

B．2N和3NC．1N和5ND．2N和4N解析：两个分力的大小之和为最大值，两个分力的大小之差的绝对值为最小值，即F1＋F2＝5N、|F2－F1|＝1N，解得F1＝3N、F2＝2N或F1＝2N、F2＝3N，故选项B正确。B

要点二合力的计算1．作图法根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体思路如下：2．计算法(1)两分力共线时①若F1、F2两力同向，则合力F＝F1＋F2，方向与两力同向。②若F1、F2两力反向，则合力F＝|F1－F2|，方向与两力中较大者同向。(2)两分力不共线时：根据平行四边形定则结合解三角形的知识求合力。以下为求合力的三种特殊情况：3．三个力的合力大小范围(1)最大值：三个力的方向相同时，合力最大，Fm＝F1＋F2＋F3。(2)最小值①若|F1－F2|≤F3≤F1＋F2，则合力的最小值可能为零。②若F3不在|F1－F2|～(F1＋F2)范围内，则合力的最小值不可能为零，其最小值等于三个力中最大的力减去另外两个力的大小之和。【典例2】

上海市的杨浦大桥是我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥，如图甲所示。挺拔高耸的208m主塔似一把利剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，如图乙所示，每根钢索中的拉力都是3×104N，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？解析把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。下面用两种方法计算这个合力的大小。方法一：作图法(如图1所示)自O点引两根有向线段OA和OB，它们跟竖直方向的夹角都为30°。取单位长度为1×104N，则OA和OB的长度都是3个单位长度。量得对角线OC长为5．2个单位长度，所以合力的大小为F＝5．2×1×104N＝5．2×104N。|规律方法|作图法与计算法的比较(1)作图法简单、直观，但不够精确。(2)应用作图法时，各力必须选定同一标度，并且合力、分力比例适当，分清虚线和实线。(3)应用计算法时，要画出力合成的平行四边形。(4)两力夹角为特殊角(如120°、90°等)时，应用计算法求合力更简单。

1．一物体受到大小分别为F1、F2、F3的三个共点力的作用，力的矢量关系如图所示，则它们的合力大小是(

)A．0

B．2F1C．2(F2＋F3)

D．F1＋F2＋F3解析：根据三角形定则，F2与F3的合力为从F2的起点到F3的终点的有向线段，与F1大小相等、方向相反，所以三个共点力的合力为0，故A正确。

A

3．(多选)物体同时受到同一平面内的三个力作用，下列几组力中，它们的合力可能为0的是(

)A．5N、7N、8N B．2N、3N、5NC．1N、5N、10N D．1N、10N、10N解析：三个力合力为0时，则任意两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，由此可知，任意一个力在另外两个力的合力范围之内。5N和7N的合力范围为2～12N,8N在合力范围内，故三个力的合力可能为0；2N和3N的合力范围为1～5N,5N在合力范围内，故三个力的合力可能为0；1N和5N的合力范围为4～6N，10N不在合力范围内，故三个力的合力不可能为0；1N和10N的合力范围为9～11N,10N在合力的范围内，故三个力的合力可能为0。故A、B、D正确。ABD

|要点回眸|知能演练·重落实内化知识巩固技能31．(多选)关于两个力F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是(

)A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B．F1、F2一定是同种性质的力C．F1、F2一定是同一个物体所受的力D．F1、F2与F是物体同时受到的三个力解析：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，合力是对原来几个力的等效替换，原来几个力可以是不同性质的力，但受力分析时，分力与合力不能同时存在，故B、D错误，A、C正确。AC

2．某同学在单杠上做引体向上，在图中的四个选项中双臂用力最小的是(

)解析：双臂拉力的合力一定(等于同学自身的重力)时，双臂的夹角越大，所需拉力越大，所以双臂平行时，双臂的拉力最小，各等于重力的一半，故B正确。B

3．如图所示，有两个共点力，一个是F1＝40N，一个是F2，它们的合力是F＝100N，则F2的大小可能是(

)A．20N

B．40NC．80N D．160N解析：两个共点力的合力大小的取值范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。根据以上关系，可以求得F2大小的取值范围是60N≤F2≤140N，故选项C正确。C

4．一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用，三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等)，则下列说法正确的是(

)A．三力的合力有最大值为F1＋F2＋F3，方向不确定B．三力的合力有唯一值3F3，方向与F3同向C．三力的合力有唯一值2F3，方向与F3同向D．由题给条件无法求出合力大小解析：以F1和F2为邻边作平行四边形，对角线沿F3方向，其大小F12＝2F3，再与F3求合力，故三力的合力大小F＝3F3，方向与F3同向，所以B正确。B

5．如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了450N的拉力，另一个人用了600N的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求他们的合力。解析：方法一作图法如图所示，用图中的线段表示150N的力，用一个点O代表牌匾，依题意作出力的平行四边形。用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5N＝750N，用量角器量出合力F与F1的夹角θ＝53°。方法二计算法设F1＝450N，F2＝600N，合力为F。由于F1与F2间的夹角为90°，根据勾股定理，得答案：750N，方向与较小拉力的夹角为53°课时跟踪检测41．关于合力和分力的关系，下列说法不正确的是(

)A．合力的作用效果与其分力共同作用效果相同B．合力大小一定等于其分力的代数和C．合力大小可能小于它的任一分力大小D．合力大小可能等于某一分力大小解析：合力与分力的关系是等效替代的关系，等效说的就是相同的作用效果，故A正确；合力的大小等于分力的矢量和，故B错误；合力的大小可能大于任一分力大小，可能小于任一分力大小，也可能等于某一分力大小，故C、D正确。B

2．关于共点力的合成，下列说法正确的是(

)A．两个分力的合力一定比分力大B．两个分力大小一定，夹角越大，合力越小C．两个力合成，其中一个力增大，另外一个力不变，合力一定增大D．现有三个力，大小分别为3N、6N、8N，这三个力的合力最小值为1N3．三个力，F1＝3N，F2＝7N，F3＝9N，关于三个力的合力，下列说法正确的是(

)A．三个力的合力的最小值为1NB．三个力的合力的最大值为19NC．三个力的合力可能为20ND．三个力的合力不可能为3N解析：由于F1与F2的合力范围为4N≤F12≤10N，F3＝9N在F1与F2的合力范围内，故三个力的合力的最小值为0，合力的最大值为19N，故A、C、D错误，B正确。B

4．下列各图中三角形的三边各代表一个力，以下说法中正确的是(

)A．图①中三个力的合力为零B．图②中三个力的合力为2F3C．图③中三个力的合力为2F1D．图④中三个力的合力为2F2解析：根据三角形定则可知①中F1和F2的合力为F3，故三力合力为2F3；②中F1和F3的合力为F2，故三力合力为2F2；③中F2和F3的合力为F1，故三力合力为2F1；④中F1和F2的合力为－F3，故三力合力为零。故选项A、B、D错误，选项C正确。C

5．如图所示，三个共点力F1、F2与F3作用在同一个质点上，其中F1与F2共线且反向，F3与F1垂直，F1＝6N、F2＝2N、F3＝3N。则质点所受的合力大小为(

)A．5N

B．11NC．1N D．7N6．如图所示，两个共点力F1、F2的大小一定，夹角θ是变化的，合力为F，在θ角从0逐渐增大到180°的过程中，合力F的大小变化情况为(

)A．从最小逐渐增加到最大

B．从最大逐渐减小到零C．从最大逐渐减小到最小

D．先增大后减小解析：在两分力大小一定的情况下，合力随着分力间夹角的增大而减小，夹角为零时合力最大；夹角为180°时合力最小，C正确。C

7．如图所示，一个“Y”字形弹弓顶部跨度为L，两根相同的橡皮条均匀且弹性良好，其自由长度均为L，在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片可将弹丸发射出去。若橡皮条的弹力满足胡克定律，且劲度系数为k，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内)，则弹丸被发射过程中所受的最大弹力为(

)8．射箭时，若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N，对箭产生的作用力为120N，如图乙