力的合成与分解导学案高一上学期物理人教版2

3.4力的合成与分解（第一课时）【学习目标】1.知道合力和分力的概念，合力与分力是等效替代关系.；，学会根据力的效果分解力，会根据不同给定条件分解力。4.会用正交分解法求分力【学习重难点】学习重点：会用平行四边形定则求分力与合力间的大小关系，学会根据力的效果分解力，会根据不同给定条件分解力。学习难点：实验探究力的合成和分解遵循的规律——平行四边形定则【自主学习】一、情境探究在下图中，假如这桶水的重量是200N．两个孩子提起这桶水时合力的大小一定也是200N．现在的问题是：如果两个孩子用力的大小分别是F1和F2，F1和F2两个数值相加正好等于200N吗？如果一个成年人也提起这一桶水，那么该成年人用的力与两个孩子用的力的作用效果是否相同？二者能否等效替代？二、新知学习（阅读教材72页，自主完成）1、共点力：几个力作用在物体的，或者他们的作用线，这几个力叫作共点力2、合力：一个力单独作用的跟几个力共同作用的相同，这个力就叫作那几个力的合力3、分力：几个力共同作用的跟某个力单独作用的相同，这几个力就叫作那个力的分力4、合力和分力的关系是。力的合成：求几个力的的过程力的分解：求一个力的的过程三、实验探究实验目的：探究互成角度的力的合成规律【实验】问题导引问题1：怎样保证合力和分力是等效的？问题2：力的作用点在哪？问题3：力的方向如何确定？问题4：力的大小如何确定？问题5：怎样画力的图示？实验原理和方法：合力F’的确定：一个力F’的作用效果与两个共点力F1与F2共同作用的效果都是把橡皮条拉伸到某点，则F’为F1和F2的合力。合力理论值F的确定：根据平行四边形定责作出F1和F2的合力F的图示。平行四边形定则的验证：在实验误差允许的范围内，比较F’和F是否大小相等，方向相同。实验器材：弹簧秤（两只）、橡皮筋、刻度尺、图钉、白纸、方木板、图钉（若干）、铅笔、三角板等实验步骤1、仪器的安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端栓上两个细绳套，如图所示2、操作与记录（1）用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O（如图所示）。用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数。（2）一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。（3）改变两弹簧测力计拉力的大小和方向，再重做两次实验。数据处理1、用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳方向画直线，安选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力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方向作出实验步骤（2）中弹簧测力计的拉力F’的图示。3、比较F与F’是否完全重合或几乎完全重合，从而验证平行四边形定则。实验结论力的合成遵循：如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。误差分析（1）读数误差：弹簧测力计数据在允许的情况下，尽量大一些，读数时，眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录。（2）作图误差：①结点O的位置和两个弹簧测力计的方向画得不准确，造成作图误差。②两个分力的起始夹角θ太大，如120°，再重复做两次实验，为保证结点O位置不变（即保证合力不变），则θ变化范围不大，因而弹簧测力计示数变化不显著，读数误差较大，导致作图产生较大误差。③作图比例不恰当、不准确等造成作图误差。注意事项正确使用弹簧测力计测量前应首先检查弹簧测力计的零点是否准确，注意使用中不要超过其弹性限度。实验时，弹簧测力计必须保持与木板平行，且拉力应沿轴线方向。弹簧测力计的指针、拉杆都不要与刻度板和刻度板末端的限位孔发生摩擦。读数时应正对、平视刻度，估读到最小刻度的下一位。规范实验操作位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，也不宜太大，以60°~100°为宜。在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度的前提下，测量数据应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。思考：力的分解呢？力的分解遵循：如图，需要指出的是，如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形，也就是说，同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。一个已知力究竟应该怎样分解，需要根据具体问题来确定。注意：①力的合成：求出的合力不是物体实际受到的力，合力和物体受到的那几个力是一种等效替代关系.②力的分解：分力不是物体实际受到的力，求出的几个分力和物体受到的那一个力是一种等效替代关系.合力与分力的关系(1)合力的大小与两分力夹角的关系两分力大小一定时，随着两分力夹角的增大，合力减小。(2)当两分力F1、F2大小一定时，合力的大小范围①最大值：两力同向时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向。②最小值：两力方向相反时，合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较大的力同向。③合力范围：两分力的夹角θ(0°≤θ≤180°)不确定时，合力大小的范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。(3)合力与分力的大小关系①合力可能比分力都大。②合力可能比分力都小。③合力可能比小的分力大，比大的分力小。④合力大小可能等于某一分力。(4)三个力合力范围的确定①最大值：当三个力方向相同时，合力F最大，Fmax＝F1＋F2＋F3.②最小值：若其中两个较小的分力之和(F1＋F2)≥F3时，合力的最小值为零，即Fmin＝0；若其中两个较小的分力之和(F1＋F2)<F3时，合力的最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)．③合力的取值范围：Fmin≤F≤F1＋F2＋F3.2、两个共点力F1和F2的合力大小为6N，则F1与F2的大小可能是()A．F1＝2N，F2＝9NB．F1＝4N，F2＝8NC．F1＝1N，F2＝8ND．F1＝2N，F2＝1N例2、物体同时受到同一平面内的三个力作用，下列几组力中，它们的合力不可能为零的是()A．5N、7N、8N B．2N、3N、5NC．1N、5N、10N D．1N、10N、10N随堂练习1、下面关于合力与分力的叙述中正确的是（）A．一个物体受到几个力的作用，同时也受到这几个力的合力的作用B．合力可能小于它的任何一个分力C．合力的大小一定等于两个分力的代数和D．合力的大小随两分力夹角增大而增大2、如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角变化的图象，则这两个分力的大小可能为（）A．和 B．和 C．和 D．和3、两大小相等的共点力，当它们间夹角为90o时，合力为F，则当它们间夹角为120o时，合力大小为()A.FB．FC．2FD．F4、两个共点力Fl、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不一定增大5、“探究力的平行四边形定则”的实验如图甲所示，其中A为固定橡皮筋的图钉，O为橡皮筋与细绳的结点，OB和OC为细绳，图乙所示是在白纸上根据实验结果画出的图。（1）图乙中的是力F1和F2的合力的理论值；是力F1和F的实际测量值。在实验中，如果将细绳也换成橡皮筋，那么实验结果是否会发生变化？答：（选填“变”或“不变”）本实验采用的科学方法是（）A、理想实验法 B、等效替代法 C、控制变量法 D、建立物理模型6、某同学利用如图所示的装置验证力的平行四边形定则．在竖直木板上贴有白纸，固定两个光滑的滑轮A和B，将三根细线的一头打一个结，结点O，另一头分别挂上不同数量的钩码，每个钩码的质量相等，当系统达到平衡时，根据钩码个数读出三根细线的拉力F1、F2和F3．(1)下列钩码个数，能使实验完成的是___________．A．钩码的个数N1=3，N2=4，N3=8B．钩码的个数N1=N2=N3=4C．钩码的个数N1=N2=2，N3=4