【高中物理】2023-2024学年人教版必修第一册 力的合成和分解第2课时课件

DISANZHANG第三章第2课时力的合成和分解

1.会利用作图法和计算法求合力(重点)。2.会判断和计算合力随分力夹角变化的情况(重难点)。学习目标

学习目标内容索引一、合力的求解二、合力与分力的关系课时对点练一合力的求解如图所示，一个物体静止在斜面上，斜面与水平方向的夹角为37°，物体所受斜面的支持力和摩擦力分别为4N、3N，你能求出斜面对物体的作用力(支持力和摩擦力的合力)的大小吗？答案方法一如图所示，先作出支持力和摩擦力的图示，根据平行四边形定则，作出力F的图示，由图可知，斜面对物体的支持力与摩擦力的合力大小为5N。方法二先作出支持力和摩擦力的示意图，根据平行四边形定则作出合力，由于FN与Ff间的夹角为90°，根据勾股定理可得，合力的求解方法(1)作图法①基本思路：梳理与总结②如图所示：用作图法求F1、F2的合力F。(2)计算法两分力不共线时，可以根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力。以下为求合力的三种特殊情况：类型作图合力的计算两分力相互垂直

两分力等大，夹角为θ

合力与其中一个分力垂直

有两个力，它们的合力为0。现把其中一个向东的6N的力改为向南(大小不变)，它们合力的大小、方向如何？例1答案见解析两个力合力为0，则这两个力大小相等，方向相反，一个向东(6N)，则另一个一定是向西(6N)，当把向东的6N的力改为向南时，而向西的力大小、方向均未变，这时两个力方向垂直，如图所示。根据平行四边形定则，作出力的示意图，合力为F，由直角三角形知识可得F＝

，由图可知tanα＝

＝1，所以α＝45°，即合力方向为西偏南45°。杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面叠合梁斜拉桥，如图所示。挺拔高耸的208米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°，每根钢索中的拉力都是3×104N，那么这对钢索对塔柱形成的合力有多大？方向如何？例2答案

5.2×104N，方向竖直向下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(如图甲所示)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。方法二计算法(如图乙所示)根据这个平行四边形是一个菱形的特点，如图乙所示，连接AB，交OC于D，则AB与OC互相垂直平分，即AB垂直于OC，且AD＝DB、OD＝

OC。对于直角三角形AOD，∠AOD＝30°，而OD＝

OC，则有F＝2F1cos30°＝2×3×104×

N≈5.2×104N。二合力与分力的关系两个大小相等的共点力F1、F2，都为20N，则当它们间的夹角为0°、60°、120°、180°时：(1)请利用几何知识分别计算出合力F的大小，填入下表。F1、F2的夹角0°60°90°120°180°合力F/N

40200(2)当两分力大小一定时，随着夹角的增大，合力大小如何变化？答案

两分力大小一定时，随夹角增大，合力大小变小。(3)通过以上计算可知，合力一定大于分力吗？答案

不一定。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

，随θ的减小而

。(0°≤θ≤180°)(1)两分力同向(θ＝

)时，合力最大，F＝

，合力与分力同向。(2)两分力反向(θ＝

)时，合力最小，F＝

，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：

≤F≤

。梳理与总结减小增大0°F1＋F2180°|F1－F2||F1－F2|F1＋F2如图所示，矢量合成遵从平行四边形定则，平行四边形的一半是三角形，求合力时能否只画三角形？思考与讨论答案

能，只要把原来两个力的矢量首尾相连，然后从第一个力的箭尾向第二个力的箭头画一个矢量(如图)，这个矢量就表示原来两个力的合力。(1)若分力F1和F2大小不变，θ越大，合力就越大。(

)(2)合力F总比分力F1和F2中任一个力大。(

)(3)合力可能小于它的任意一个分力。(

)(4)如果夹角θ不变，F1大小不变，只增大F2，合力一定变大。(

)××√×两个共点力的大小分别为F1＝15N，F2＝8N，它们的合力大小不可能等于A.9N B.25NC.8N D.21N例3√F1、F2的合力范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故7N≤F≤23N，不在此范围的是25N，故选B。如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形。下列4个图中，这三个力的合力最大的是例4√由矢量合成的法则可知，A中F3、F2首尾相接，其合力F23与F1相同，故三个力的合力的大小为2F1；同理，B中F2、F3的合力F23与F1相反，故三个力的合力大小为0；C中F1、F3的合力F13与F2相同，故三个力的合力的大小为2F2；D中F1、F2的合力F12与F3相同，故三个力的合力的大小为2F3，因为F2是直角三角形的斜边，所以F2最大，所以合力最大的是C选项。

(2023·洛阳市洛宁县第一高级中学月考)大小分别为10N、6N、4N的三个力，它们合力的最大值和最小值分别为A.23N、0 B.23N、3NC.20N、0 D.20N、3N例5√它们合力的最大值为三个力大小相加，即最大值Fmax＝10N＋6N＋4N＝20N较小的两个力的最大合力为10N，与第三个力的大小相等，故三个力合力的最小值为0，C正确。三课时对点练考点一合力与分力的关系1.(2022·东莞市高一期末)在力的合成中，下列关于两个分力与它们的合力关系的说法中，正确的是A.合力可能小于某一个分力B.合力大小一定等于两个分力大小之和C.两个分力大小不变，夹角在0°～180°变化时，夹角越大合力越大D.合力的方向一定在两分力夹角的角平分线上12345678910基础对点练√111213当两个分力方向相同时，合力等于两分力之和，合力大于每一个分力；当两个分力方向相反时，合力等于两个分力之差，则合力可能小于分力，故A正确，B错误；两个分力大小不变，夹角在0°～180°变化时，可知夹角越大合力越小，故C错误；当两分力方向相反时，合力等于两个分力之差，与大的分力方向相同，合力的方向不在两分力夹角的角平分线上，故D错误。123456789101112132.两个共点力的大小分别为F1＝6N，F2＝9N，它们的合力大小可能等于A.0 B.2NC.9N D.16N12345678910√1112133.(2022·清远市崇文中学高二学业考试)一个人用双手抓住单杠把自己吊起来静止在空中，如图所示，在下列四种情况下，两臂用力最小的是A.当他两臂平行时B.当他两臂成60°夹角时C.当他两臂成90°夹角时D.当他两臂成120°夹角时√1234567891011121312345678910两臂拉力等大，即F1＝F2设两手臂间夹角为θ，则其合力大小为由此可知，当θ＝0°，即两臂平行时，两臂用力最小。故选A。111213考点二合力的求解4.两个大小相等的共点力F1和F2，当它们之间的夹角为90°时，合力大小为

N，则当它们之间的夹角为120°时，合力的大小为A.10N B.N C.15N

D.20N12345678910√当两个力之间的夹角为90°时，如图甲所示，根据平行四边形定则可知：F1＝F2＝10N。当这两个力的夹角为120°时，如图乙所示，根据平行四边形定则可知F合＝10N，故选A。1112135.小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是A.当θ为120°时，F＝GB.不管θ为何值，均有F＝C.当θ＝60°时，F＝D.θ越大时，F越小12345678910√111213两分力相等，由力的合成和分解可知，θ＝120°时，F＝F合＝G；θ＝60°时，F＝

，故A正确，B、C错误。合力一定时，θ越大，分力越大，故D错误。123456789101112136.如图所示，F1、F2、F3三个力恰好构成封闭的直角三角形，方向如图所示，则这三个力的合力大小为A.0 B.2F1C.2F2

D.2F312345678910√由矢量合成的法则可知，F1与F3的合力为F2，则这三个力的合力大小为2F2，故选C。1112137.(2022·濮阳市高一期末)如图A、B、C、D所示，等大的三个力F作用于同一点O，则哪个图中作用于O点的合力最大√12345678910111213A中，将相互垂直的F进行合成，则合力的大小为

F，再与第三个力F合成，即有合力的大小为(－1)F。B中，将方向相反的两个力合成，则合力为0，再与第三个力F合成，则有合力的大小为F。C中，将任意两个力进行合成，可知这两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，这三个力的合力为零。D中，将左边两个力进行合成，则合力的大小为

F，再与右边的力合成，则有合力的大小为(

－1)F。可知，合力最小的是C选项，合力最大的是B选项，A、C、D错误，B正确。123456789101112138.两个共点力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中的一个增大，F一定增大12345678910√能力综合练11121312345678910根据平行四边形定则，F1、F2同时增大一倍，F也增大一倍，故A正确；若F1、F2方向相反，F1、F2同时增加10N，合力的大小不变，故B错误；若F1、F2方向相反，F1增加10N，F2减少10N，F一定变化，故C错误；若F1、F2方向相反，F1、F2中的一个增大，合力的大小不一定增大，故D错误。1112139.如图所示，水平地面上固定着一根竖直立柱，某人用绳子通过柱顶的光滑定滑轮将100N的货物拉住。已知人拉着绳子的一端，且该端绳与水平方向夹角为30°，则柱顶所受压力大小为12345678910√111213对柱顶受力分析如图所示，定滑轮只改变力的方向，不改变力的大小，所以绳的拉力F1＝F2＝100N，柱顶所受压力大小F＝2F1cos30°＝2×100×N＝100N，故B选项正确。1234567891011121310.如图所示为两个大小不变、夹角θ变化的力的合力大小F与θ角之间的关系图像(0°≤θ<360°)，下列说法中正确的是A.合力大小的变化范围是0≤F≤10NB.合力大小的变化范围是4N≤F≤12NC.这两个分力的大小分别为6N和8ND.这两个分力的大小分别为2N和8N12345678910√11121312345678910由题图可知，当两分力夹角为180°时，两分力的合力为2N，则有|F1－F2|＝2N，而当两分力夹角为90°时，两分力的合力为10N，则有

＝10N，联立解得这两个分力大小分别为6N、8N，合力大小的变化范围为2N≤F≤14N，故C正确，A、B、D错误。11121311.(2023·绵阳市盐亭中学模拟)如图甲所示，射箭时，释放箭的瞬间若弓弦的拉力为100N，对箭产生的作用力为120N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图乙中F所示，则弓弦的夹角α应为(cos53°＝0.6)A.53° B.127°C.143° D.106°12345678910√11121312345678910弓弦拉力的合成如图所示由于F1＝F2即