《高中物理 3.4力的合成課件 新人教版必修1.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 3.4力的合成課件 新人教版必修1.ppt（61頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第4節(jié)力的合成,同步導(dǎo)學(xué)方案,課后強(qiáng)化演練,要點(diǎn)一合力與分力及力的合成的概念 1合力與分力 當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力的共同作用時(shí)，我們常?？梢哉业竭@樣一個(gè)力，這個(gè)力產(chǎn)生的效果，跟原來幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，則這個(gè)力叫那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力是這一個(gè)力的分力,合力與分力具有等效性，即合力的作用效果與分力的作用效果相同合力是幾個(gè)分力的共同效果，并不是單獨(dú)存在的力，因此受力分析中不能同時(shí)出現(xiàn)即將幾個(gè)分力合成后，分力被合力所替代，分力將不能再參與力的運(yùn)算和分析；同樣，如果分力已參與運(yùn)算，則合力就不能參與運(yùn)算和分析,2力的合成 求幾個(gè)力的合力的過程叫力的合成,力的合成是唯一的只有同一物體所受的力才可合
2、成不同性質(zhì)的力也可以合成,要點(diǎn)二合力的計(jì)算 1平行四邊形定則 (1)內(nèi)容：兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向，這個(gè)法則叫做平行四邊形定則，如右圖所示 (2)兩點(diǎn)說明透析定則應(yīng)用要點(diǎn) 應(yīng)用范圍：平行四邊形定則是一切矢量的運(yùn)算法則，不僅適用于力的合成，也適用于速度、加速度等矢量的合成,,平行四邊形定則也適用于求多個(gè)力的合成，如果兩個(gè)以上的力作用在一個(gè)物體上，可以應(yīng)用平行四邊形定則先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力,2求合力的方法 (1)圖解法：利用力的圖示，
3、通過作圖解決問題的方法選擇統(tǒng)一標(biāo)度，嚴(yán)格作出力的圖示及平行四邊形，用統(tǒng)一標(biāo)度去度量作出的平行四邊形的對(duì)角線，求出合力的大小，再量出對(duì)角線與某一分力的夾角，求出合力的方向 應(yīng)注意以下四點(diǎn)：,分力、合力的作用點(diǎn)相同，切忌弄錯(cuò)了表示合力的對(duì)角線； 分力、合力的標(biāo)度要一致，力的標(biāo)度要適當(dāng)； 虛線、實(shí)線要分清，表示分力與合力的兩條鄰邊和對(duì)角線畫實(shí)線，并加上箭頭，平行四邊形的另兩條邊畫虛線，不加箭頭； 求合力時(shí)既要求出合力的大小，還要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力與某一分力間的夾角,在同一個(gè)圖上的各個(gè)力的圖示，必須采用同一標(biāo)度，并且所選力的標(biāo)度的比例要適當(dāng),夾角為120的兩個(gè)等大力的合成 如下圖
4、所示，由幾何關(guān)系可知，對(duì)角線OC將平行四邊形OABC分為兩個(gè)等邊三角形，故合力的大小與分力等大，方向與每個(gè)分力夾角均為60.,,兩個(gè)等大的力合成，若兩分力夾角小于120，合力比分力大若兩分力夾角等于120，合力與分力一樣大若兩分力夾角大于120，合力比分力小,在計(jì)算合力時(shí)要盡可能利用、構(gòu)造直角三角形，這樣更方便求解,一般情況下，互成角度的兩個(gè)力F1、F2合成時(shí)的計(jì)算公式如下 (這部分內(nèi)容僅供學(xué)有余力的同學(xué)參考)如右圖所示，有向線段OA和OB分別表示作用在物體O點(diǎn)上的兩個(gè)力F1和F2，OC表示它們的合力F，力F1和F2的夾角為. 在三角形OAC中，根據(jù)余弦定理可得,,3合力的大小范圍 由平行四邊
5、形定則可知，F(xiàn)1、F2的夾角變化時(shí)，F(xiàn)的大小和方向也發(fā)生變化 (1)兩分力同向時(shí)，合力最大，F(xiàn)maxF1F2. (2)兩分力反向時(shí)，合力最小，F(xiàn)min|F1F2|，其方向與較大的一個(gè)分力相同,(3)兩個(gè)力夾角為時(shí)，如圖所示，三角形AOC的AO邊對(duì)應(yīng)力F1；AC邊對(duì)應(yīng)力F2，由三角形知識(shí)可知：兩邊之和大于第三邊，兩邊之差小于第三邊，即|F1F2|
6、的合成遵循平行四邊形定則，當(dāng)兩分力方向一致時(shí)合力最大，F(xiàn)合F1F2，當(dāng)兩分力方向相反時(shí)合力最小，F(xiàn)合|F1F2|，F(xiàn)合的范圍|F1F2|F合F1F2，由上式可知，F(xiàn)合可能比兩個(gè)分力都大，也可能比兩個(gè)分力都小，還可能比大的分力小，比小的分力大,易忽略點(diǎn)：求合力時(shí)忘記求合力的方向，力是矢量，不僅要求出合力的大小，還要求出合力的方向,要點(diǎn)三共點(diǎn)力 1共點(diǎn)力的概念：作用在同一物體上的幾個(gè)力作用于同一點(diǎn)或延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，這樣的一組力叫做共點(diǎn)力 2共點(diǎn)力的合成：平行四邊形定則只能計(jì)算幾個(gè)共點(diǎn)力的合力，對(duì)于非共點(diǎn)力，合力沒有意義,有的同學(xué)誤認(rèn)為共點(diǎn)力一定是所有的力均作用在同一點(diǎn) 辨析：所謂共點(diǎn)力不一定是所有
7、的力均作用在同一點(diǎn)，也可以是力的作用線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)，如圖所示，甲圖中F1、F2、F3作用于同一點(diǎn)O1，是共點(diǎn)力；乙圖中桿AB所受重力G、拉力F1和F2并未作用在同一點(diǎn)，但作用線的延長(zhǎng)線交于同一點(diǎn)O2，則G、F1、F2也是共點(diǎn)力,,,在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上(如圖)如果鋼絲繩與地面的夾角AB60，每條鋼絲繩的拉力都是300 N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力,例 1,,【解析】(1)作圖法，自O(shè)點(diǎn)引兩條有向線段OC和OD，夾角為60，設(shè)定每單位長(zhǎng)度表示100 N則OC和OD的長(zhǎng)度都是3個(gè)單位長(zhǎng)度，作出平行四邊形OCED，其對(duì)角線OE就表示兩個(gè)拉力F1、F2的合力F，量得OE長(zhǎng)
8、為5.2個(gè)單位長(zhǎng)度，所以合力F1005.2 N520 N用量角器量得COEDOE30，所以合力方向豎直向下，如圖甲所示,,【答案】519.6 N，方向豎直向下,【方法總結(jié)】,,大小均為10 N的兩個(gè)共點(diǎn)力，當(dāng)其夾角為120時(shí)，合力的大小為多少？若再增加一個(gè)大小為12 N的力，三個(gè)力共點(diǎn)且在同一個(gè)平面內(nèi)，并且互成120角，則這三個(gè)力的合力大小為多少？,變式訓(xùn)練1-1,解析：我們可依據(jù)題給條件作出平行四邊形，如右圖所示，由示意圖可看出每一個(gè)力與合力間的夾角為60，根據(jù)幾何知識(shí)可知，代表合力F的線段長(zhǎng)與代表F1、F2的線段長(zhǎng)是相等的，因此合力大小應(yīng)為10 N當(dāng)再加一個(gè)12 N的力，且均與F1、F2夾
9、角為120，由圖可分析，這個(gè)力應(yīng)與F1、F2的合力F在一條直線上，且方向相反，故可將三個(gè)力的合力看成是12 N的力與F合成的結(jié)果，即三個(gè)力的合力大小為2 N. 答案：10 N2 N,,三個(gè)力作用在一個(gè)物體上，其大小分別為7 N、8 N、9 N，其合力不可能是() A0B7 N C15 N D25 N 【分析】求出三個(gè)力的合力的范圍，不在該范圍內(nèi)的力便是不可能的,例 2,【解析】當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí)，合力最大Fmax7 N8 N9 N24 N，因7 N和8 N兩個(gè)力的合力范圍為1 NF15 N，其中合力可以為9 N，則當(dāng)此合力與9 N的力在同一直線上，且方向相反時(shí)，合力為零，所以三力的合力范圍為0
10、F合24 N，因此答案為D. 【答案】D,【方法總結(jié)】 (1)兩個(gè)力的合力范圍：由于合力大小隨兩分力之間夾角的增大而減小，所以合力大小的范圍是：|F1F2|FF1F2. (2)三個(gè)力的合力范圍：FmaxF1F2F3；最小值：先求其中任意兩個(gè)力的合力范圍，若第三個(gè)力在其范圍內(nèi)，則為零，否則用較大的減去兩個(gè)較小的,研究?jī)晒颤c(diǎn)力的合力實(shí)驗(yàn)中，得出F合隨夾角變化的規(guī)律如圖所示，則() A兩個(gè)分力分別為8 N、10 N B兩個(gè)分力分別為6 N、8 N C2 NF合12 N D2 NF合14 N,變式訓(xùn)練2-1,,答案：BD,如圖所示，有五個(gè)力F1、F2、F3、F4、F5作用一點(diǎn)O，構(gòu)成一個(gè)正六邊形的兩鄰
11、邊和三條對(duì)角線，設(shè)F310 N，試求這五個(gè)力的合力,例 3,,【解析】此題若應(yīng)用平行四邊形定則，根據(jù)正六邊形的幾何特征及三角形的有關(guān)知識(shí)進(jìn)行計(jì)算求解，將會(huì)涉及繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，我們巧用物理概念、物理規(guī)律和物理方法作出平行四邊形分析、研究、推理和論證，合理地選擇了合成的順序就使解題變得極為簡(jiǎn)單明了，巧妙而富有創(chuàng)意,本題中可以看出此題巧妙的地方在于F1與F4的合力與F3大小相等，方向相同，同理，F(xiàn)2與F5的合力也與F3大小相等，方向相同依據(jù)六邊形的性質(zhì)及力的合成的平行四邊形定則，可求得五個(gè)力的合力等效為三個(gè)共點(diǎn)同向的F3的合力即所求五個(gè)力的合力大小為30 N，方向沿F3方向(注意：合力與合成順序無關(guān)
12、) 【答案】30 N，方向沿F3的方向,【方法總結(jié)】 多個(gè)力求合力的方法： (1)把所研究的力的箭尾都畫在一起 (2)先把其中兩個(gè)力求合力，再把該合力和第三個(gè)力合成，一直合成到最后一個(gè)力 (3)觀察分析各個(gè)力的大小及方向，靈活合成力的途徑以簡(jiǎn)化處理過程,六個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F、2F、3F、4F、5F、6F，相鄰兩力間的夾角均為60，如圖所示試確定它們的合力的大小和方向,變式訓(xùn)練3-1,,解析：本題若將六個(gè)共點(diǎn)力依次逐步合成，無論是計(jì)算法還是作圖法，都相當(dāng)繁瑣然而，仔細(xì)研究這六個(gè)共點(diǎn)力的特點(diǎn)，則不難發(fā)現(xiàn)其中的奧秘同一直線上的兩個(gè)力的合力均為3F，利用這一點(diǎn)將可大大簡(jiǎn)化求解過程先將六個(gè)共點(diǎn)力在同
13、一直線上的兩兩合成，再根據(jù)平行四邊形定則，將兩側(cè)的兩個(gè)3F合成，它們的合力應(yīng)與中間的3F重合從而，最終可求得這六個(gè)力的合力為6F，方向與大小為5F的那個(gè)力同向 答案：6F，與大小為5F的那個(gè)力同向,用三根輕繩將質(zhì)量為m的物塊懸掛在空中，如右圖所示，已知繩AC和BC與豎直方向的夾角分別為30和60，則AC繩和BC繩中的拉力分別為(),例 4,,【答案】A,,【方法總結(jié)】 當(dāng)物體受三個(gè)力處于靜止時(shí)，可將任意兩個(gè)力合成，則合力與第三個(gè)力等大反向，利用幾何知識(shí)可求未知力,如右圖所示，清洗樓房玻璃的工人常用一根繩索將自己懸在空中，工人及其裝備的總重量為G，懸繩與豎直墻壁的夾角為，懸繩對(duì)工人的拉力大小為F
14、1，墻壁對(duì)工人的彈力大小為F2，則(),變式訓(xùn)練4-1,,答案：B,,1.關(guān)于分力和合力，下列說法正確的是() A合力和分力同時(shí)作用在同一物體上 B分力作用于物體上共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果是相同的 C各個(gè)分力一定是同一性質(zhì)的力才可以進(jìn)行合成 D各個(gè)分力必須是同一個(gè)物體同一時(shí)刻受到的力,解析：合力是各個(gè)分力的等效替代，二者本質(zhì)是同一作用效果的兩種發(fā)生原因的不同表述，并不是同時(shí)作用于物體上，A錯(cuò)，B正確各個(gè)分力可以是不同性質(zhì)的力，也可以是同一性質(zhì)的力，C錯(cuò)各個(gè)分力必須是同一時(shí)刻同一物體受到的幾個(gè)力，合力也即是這一時(shí)刻受到的合力，D正確 答案：BD,2關(guān)于合力與其兩個(gè)分力的關(guān)系，下列
15、說法中正確的是() A合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力 B合力的大小隨兩分力之間夾角的增大而增大 C合力的大小一定大于任意一個(gè)分力 D合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力,解析：根據(jù)平行四邊形定則可知：代表合力與分力的有向線段必可構(gòu)成一平行四邊形，如圖甲所示，則代表合力與分力的有向線段必可構(gòu)成一三角形，如圖乙所示因此，合力與分力只要能構(gòu)成一三角形，則必然遵循平行四邊形定則由三角形知識(shí)可知：代表合力的邊可最長(zhǎng)，也可最短，即合力可大于大的分力，也可小于小的分力，所以A、C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；由平行四邊形定則易知合力隨兩分力之間夾角增大而減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤,答案：D,,3作用于同一點(diǎn)的兩
16、個(gè)力的大小為F115 N，F(xiàn)28 N，它們的合力不可能等于() A9 NB25 N C8 N D21 N 解析：當(dāng)兩個(gè)力同向時(shí)合力最大，F(xiàn)max23 N；當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí)合力最小，F(xiàn)minF1F27 N，即兩個(gè)力的合力介于723 N之間 答案：B,4(20132014學(xué)年江陰市五校高一上學(xué)期期中考試)下列關(guān)于合力和分力的說法中，正確的是() A合力的大小等于它的分力的大小之和 B合力的大小一定大于任何一個(gè)分力的大小 C合力的方向一定與分力中較大的一個(gè)的方向相同 D一個(gè)力替代另外幾個(gè)力且作用效果相同時(shí)，就把這個(gè)力說成那幾個(gè)力的合力,解析：求合力滿足平行四邊形定則，所以合力的大小可能比分力大，也可能
17、比分力小，故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；合力的方向?yàn)橐詢蓚€(gè)分力為鄰邊的平行四邊形對(duì)角線的方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；合力和分力的作用效果相同，是一種等效替代，故選項(xiàng)D正確 答案：D,5如圖所示，有三個(gè)力F12 N、F24 N，F(xiàn)34 N互成120，則其合力大小為________,,解析：先用平行四邊形定則求出F2與F3的合力，由于F2、F3大小相等且成120，則其合力大小等于分力大小4 N，其方向與角平分線方向相同，即與F1方向相反，再與F1合成得三個(gè)力的合力大小為2 N. 答案：2 N,6如圖所示，石拱橋的正中央有一質(zhì)量為m的對(duì)稱楔形石塊，側(cè)面與豎直方向的夾角為，重力加速度為g.若接觸面間的摩擦力忽略不計(jì)，則石塊側(cè)面所受彈力的大小為(),,答案：A,
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