高中物理第4章力与平衡第1节科学探究力的合成课件鲁科版必修第一册

第4章力与平衡第1节科学探究:力的合成必备知识自我检测一、共点力的合成1.共点力:如果几个力同时作用在物体上的

,或它们的

相交于同一点,我们就把这几个力称为共点力。

2.合力与分力:当物体同时受到几个力作用时,可以用一个力来

它们,且产生的作用效果

,物理学中就把这个力称为那几个力的合力,那几个力则称为这个力的分力。

3.力的合成:求几个力的合力的过程。同一点

作用线替代相同必备知识自我检测二、力的合成遵循的规律1.同一直线上力的合成(1)两个力同向或夹角θ=0°,合力F的方向:与F1或F2

;大小:F=

(2)两个力反向或夹角θ=180°,合力F的方向:F与较大的力同向,大小:F=

同向F1+F2|F1-F2|必备知识自我检测2.互成角度的两个共点力的合成(1)平行四边形定则:如图所示,以表示互成角度的两共点力的有向线段为

作

,则

的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力的大小和方向。

(2)多力合成的方法:用平行四边形定则先求出其中两个力的合力,然后再把这个合力与第三个力合成。直到把所有外力都合成为止,最后得到这些力的合力。(3)平行四边形定则的适用范围:所有

合成都遵循平行四边形定则。

邻边平行四边形两邻边间矢量必备知识自我检测1.正误辨析(1)两个力的合力一定大于任一个分力。

(

)(2)合力和分力是等效替代的关系。

(

)(3)力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则。(

)(4)两个分力大小一定,夹角越大,合力越大。

(

)答案与解析:(1)×

合力与分力是等效替代的关系,合力在两个分力之差与两个分力之和之间,合力不一定大于任意一个分力,也可能小于其中任意一个分力。(2)√

(3)√(4)×

两个分力大小一定,夹角越大,合力越小。必备知识自我检测2.(多选)关于合力与分力的说法,正确的是(

)A.一个合力与它的两个分力是等效的B.一个合力与它的两个分力作用点相同C.一个合力与它的两个分力是同性质的力D.一个合力一定大于它的任意一个分力答案:AB解析:合力与它的分力的作用点必然相同,合力与分力本来就是从效果相等来定义的,不涉及力的性质,从平行四边形定则可知合力大小的取值范围为|F1-F2|≤F合≤F1+F2,综上所述,正确选项为A、B。问题一问题二随堂检测对合力与分力的理解情境探究情境如图所示,一个成年人或两个孩子均能提起相同质量的一桶水。探究(1)该成年人用的力与两个孩子用的力作用效果有什么关系?(2)两个孩子用的力的大小之和一定等于成年人用的力的大小吗?要点提示:(1)效果相同;(2)大于。

问题一问题二随堂检测知识点拨1.合力与分力的三性

问题一问题二随堂检测2.合力与分力的大小关系(1)两个力共线时,其合力的大小范围:①最大值:当两个分力同向时,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。(2)两分力成某一角度θ时,如图所示,合力大小的范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2(3)当两分力大小不变时,夹角θ越大,合力就越小。(4)合力可以大于等于两分力中的任何一个力,也可以小于等于两分力中的任何一个力。问题一问题二随堂检测画龙点睛

力是矢量,两个力的合成不是简单的相加,它遵循平行四边形定则,故合力大小不仅取决于两分力的大小,也取决于两分力的方向。问题一问题二随堂检测实例引导例1(多选)关于合力与分力的说法正确的是(

)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.合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力D.合力与分力是一对平衡力答案:BC解析:合力的作用效果与它的分力共同的作用效果相同,它们并不是同时作用在物体上,A、D项错误,B项正确。两分力大小一定时,分力间的夹角越大,合力越小,在夹角未定的情况下,合力与分力的大小关系不能确定,C项正确。问题一问题二随堂检测规律方法

理解合力、分力的关键点1.理解合力和分力关系时,要牢牢地抓住“等效”这一点。2.合力和分力遵循的是平行四边形定则,而不是算术运算法则。问题一问题二随堂检测变式训练1关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是(

)A.合力的大小随两力夹角增大而增大B.合力的大小不能小于分力中最小者C.合力的大小一定大于分力中最大者D.合力的大小随着夹角的减小而增大答案:D解析:合力的大小随两力夹角的增大而减小,随夹角的减小而增大,选项A错误,D正确;合力的大小可能比分力大,也可能比分力小,还有可能等于分力,选项B、C错误。问题一问题二随堂检测力的合成情境探究情境两人同拉一辆车,如图所示,每人都用100N的力拉。探究(1)车受到的拉力一定是200N吗?(2)怎样求车受到的拉力?要点提示:不一定。两个力的合力并非等于两个力大小之和,应根据平行四边形定则,用作图或者计算的方法求得合力。问题一问题二随堂检测知识点拨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,具体操作流程如下:问题一问题二随堂检测2.计算法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:问题一问题二随堂检测问题一问题二随堂检测实例引导例2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°,求合力。(已知sin53°=0.8,cos53°=0.6)点拨人的拉力是牌匾受到的两个力,明确了它们的大小和方向,可用作图法和计算法求出合力。问题一问题二随堂检测解析:解法一

作图法如图所示,用图示中的线段表示150

N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=150×5

N=750

N,用量角器量出合力F与F1的夹角θ=53°。解法二

计算法设F1=450

N,F2=600

N,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,与较小拉力的夹角为53°。

问题一问题二随堂检测规律方法

计算法求合力常用到的几何知识(1)应用直角三角形中的边角关系求解,用于平行四边形的两边垂直或平行四边形的对角线垂直的情况。(2)应用等边三角形的特点求解。问题一问题二随堂检测变式训练2两个大小相等的共点力F1、F2,当它们间的夹角为90°时,合力大小为20N,那么当它们之间的夹角为120°时,合力的大小为(

)答案:B问题一问题二随堂检测例3(多选)有三个力,一个力是12N,一个力是6N,一个力是7N,则关于这三个力的合力,下列说法正确的是(

)A.合力的最小值为1N B.合力的最小值为0C.合力不可能为20N D.合力不可能为30N答案:BD解析:可以先将任意两个力求合力,比如将6

N和7

N的力求合力,合力的范围是1~13

N,因此如果将这个合力再和12

N的力合成,合力的范围应该是0~25

N,所以选项B、D是正确的。问题一问题二随堂检测规律方法

三个共点力的合力范围(1)最大值:当三个力同向共线时,合力最大,为三者之和。(2)最小值:①当任意两个分力之和大于第三个力时,其合力最小值为零。②当最大的一个分力大于另外两个分力的算术和时,其合力最小值等于最大的一个分力减去另外两个分力的算术和的绝对值。问题一问题二随堂检测变式训练3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,F2与F3垂直,F1=6N,F2=2N,F3=3N。则质点所受的合力大小为(

)A.7N B.11N C.1N D.5N答案:D问题一问题二随堂检测1.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.合力大小不可能等于F1,也不可能等于F2C.两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力D.F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大答案:A

问题一问题二随堂检测2.两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.25N C.8N