高中物理 第3章 相互作用 4 力的合成課件 新人教版必修1.ppt

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4 力的合成,填一填,練一練,一、合力與分力(見課本第61頁(yè)) 1.概念:如果一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果跟原來(lái)幾個(gè)力共同作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同,這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力,原來(lái)的幾個(gè)力叫作這個(gè)力的分力。 2.關(guān)系:合力與分力之間是一種“等效替代”的關(guān)系。,,,,,填一填,練一練,二、力的合成(見課本第62頁(yè)) 1.力的合成:求幾個(gè)力的合力的過(guò)程。 2.兩個(gè)力的合成 (1)遵循法則——平行四邊形定則。 (2)方法: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)角線表示合力的大小和方向。 3.兩個(gè)以上的力的合成方法: 先求出任意兩個(gè)力的合力,再求出這個(gè)合力與第三個(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。 說(shuō)明:(1)合力與分力滿足平行四邊形定則而不是算術(shù)法則,故合力大小可以大于、等于或小于分力大小。(2)不僅 力的合成遵循平行四邊形定則,一切矢量的運(yùn)算都遵循這個(gè)定則。,,,,,填一填,練一練,三、共點(diǎn)力(見課本第63頁(yè)) 1.定義:幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上,或者它們的作用線相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。 2.共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則。,,,,填一填,練一練,如圖所示,F1、F2為兩個(gè)相互垂直的共點(diǎn)力,F是它們的合力。已知F1的大小等于3 N,F的大小等于5 N。若改變F1、F2的夾角,則它們的合力的大小還可能是( ) A.0 B.4 N C.8 N D.12 N,解析:由題意得F2= =4 N, 故F1、F2的合力范圍為1 N≤F合≤7 N,選項(xiàng)B正確。 答案:B,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,對(duì)合力與分力關(guān)系的理解 大家都很熟悉的“曹沖稱象”的故事如圖所示。請(qǐng)思考: 曹沖根據(jù)什么得到大象和船上石頭的重力相等?其中包含什么思想方法?請(qǐng)你結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)再舉一個(gè)相似的例子。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.合力與分力的三性,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,2.合力與分力的大小關(guān)系,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題1】 (多選)關(guān)于合力與分力的說(shuō)法中,正確的是 ( ) A.合力與分力同時(shí)作用在物體上 B.分力同時(shí)作用于物體時(shí)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.合力可能大于分力的大小,也可能小于分力的大小 D.合力與分力是一對(duì)平衡力 解析:合力的作用效果與它的分力共同的作用效果相同,它們并不是同時(shí)作用在物體上,如當(dāng)物體受到合力作用時(shí),分力則是按效果命名的,沒(méi)有施力物體,是不存在的,如幾個(gè)分力是同時(shí)作用在物體上的,則合力是按效果得出的,也不是物體受到的,是不存在的,更談不上是平衡力了,A、D項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確。兩分力大小一定時(shí),分力間的夾角越大,合力越小,在夾角未定的情況下,合力與分力的大小關(guān)系不能確定,C項(xiàng)正確。 答案:BC,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練1 關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力與其合力的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是( ) A.合力的大小隨兩力夾角增大而增大 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.合力的大小隨著夾角的減小而增大 解析:合力的大小隨兩力夾角的增大而減小,隨夾角的減小而增大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,D正確;合力的大小可能比分力大,也可能比分力小,還有可能等于分力,選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。 答案:D,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,求合力的方法 兩人同拉一輛車,如圖所示,每人都用100 N的力拉,車受到的拉力一定是200 N嗎?,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.作圖法 根據(jù)平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形,然后用測(cè)量工具測(cè)量出合力的大小、方向,具體操作流程如下:,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,2.計(jì)算法 可以根據(jù)平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖,然后由幾何知識(shí)求解對(duì)角線,即為合力。以下為求合力的三種特殊情況:,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】如圖所示,兩個(gè)人共同用力將一個(gè)牌匾拉上墻頭。其中一人用了450 N的拉力,另一個(gè)人用了600 N的拉力,如果這兩個(gè)人所用拉力的夾角是90°,求合力。,點(diǎn)撥:人的拉力是牌匾受到的兩個(gè)力,明確了它們的大小和方向,可用作圖法和計(jì)算法求出合力。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:解法一 作圖法 如圖所示,用圖示中的線段表示150 N的力, 用一個(gè)點(diǎn)O代表牌匾,依題意作出力的平行四邊形。 用刻度尺量出平行四邊形的對(duì)角線長(zhǎng)為圖示線段的5倍, 故合力大小為F=150×5 N=750 N, 用量角器量出合力F與F1的夾角θ=53°。 解法二 計(jì)算法 設(shè)F1=450 N,F2=600 N,合力為F。 由于F1與F2間的夾角為90°,根據(jù)勾股定理,得,答案:750 N,與較小拉力的夾角為53°。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】 (多選)有三個(gè)力,一個(gè)力是12 N,一個(gè)力是6 N,一個(gè)力是7 N,則關(guān)于這三個(gè)力的合力,下列說(shuō)法正確的是( ) A.合力的最小值為1 N B.合力的最小值為0 C.合力不可能為20 N D.合力不可能為30 N 解析:可以先將任意兩個(gè)力求合力,比如將6 N和7 N的力求合力,合力的范圍是1~13 N,因此如果將這個(gè)合力再和12 N的力合成,合力的范圍應(yīng)該是0~25 N,所以選項(xiàng)B、D是正確的。 答案:BD,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),問(wèn)題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2 如圖所示,三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2與F3作用在同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上,其中F1與F2共線且反向,F2與F3垂直,F1=6 N,F2=2 N,F3=3 N。則質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小為( ) A.7 N B.11 N C.1 N D.5 N 解析:F1與F2的合力F為4 N,方向沿F1方向,F與F3的合力大小F'= =5 N,故選項(xiàng)D正確。 答案:D,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),典例剖析,探究求合力的方法 1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。 2.實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)等效替代法,使一個(gè)力的作用效果和兩個(gè)力的共同作用效果相同。將橡皮條一端固定,另一端用兩個(gè)力F1、F2使其伸長(zhǎng)一定長(zhǎng)度,再用一個(gè)力F'作用于橡皮條的同一點(diǎn),使其伸長(zhǎng)同樣的長(zhǎng)度,則F'與F1和F2的作用效果相同,所以F'就是F1、F2的合力,作出力F'的圖示,再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1、F2的合力F的圖示,比較F和F'的大小和方向是否相同。 3.實(shí)驗(yàn)器材 方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。,名師精講,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),典例剖析,4.實(shí)驗(yàn)步驟 (1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。 (2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn),橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。,(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套,互成角度地拉橡皮條,使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O,如圖所示,記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2,用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。 (4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F'和細(xì)繩套的方向。 (5)改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。,名師精講,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),典例剖析,5.數(shù)據(jù)處理 (1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套的方向畫直線,按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示,并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形,過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線,此對(duì)角線即為合力F的圖示。 (2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F'的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F'的圖示。 (3)比較F'和根據(jù)平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。,名師精講,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),典例剖析,名師精講,6.注意事項(xiàng) (1)同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法:將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好后對(duì)拉,若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在拉的過(guò)程中讀數(shù)相同,則可選,若不同,應(yīng)另選,直到相同位置。使用時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)與板面平行。 (2)在滿足合力不超過(guò)彈簧測(cè)力計(jì)量程及橡皮條形變不超過(guò)彈性限度的條件下,應(yīng)使拉力盡量大一些,以減小誤差。 (3)畫力的圖示時(shí),應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度,盡量使圖畫得大一些,但也不要太大而畫出紙外。要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作圖。 (4)在同一次實(shí)驗(yàn)中,結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同。 (5)由作圖法得到F和實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到F'不可能完全符合,但在誤差允許范圍內(nèi)可認(rèn)為是F和F'相等即可。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),典例剖析,名師精講,7.誤差分析 (1)誤差來(lái)源 除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外,還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。 (2)減小誤差的辦法 ①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度,要根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄; ②作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板,使表示兩力的對(duì)邊一定要平行。因兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ越大,用平行四邊形定則作出的合力F與測(cè)量得到的F'的誤差ΔF就越大,所以,實(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大,但也不宜太小,以60°~120°之間為宜。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),名師精講,典例剖析,【例題4】在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)中某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)情況如圖所示,其中A為固定橡皮條的圖釘,O為橡皮條與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn),OB和OC為細(xì)繩。每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測(cè)力計(jì)。沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí),兩根細(xì)繩相互垂直,如圖所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),名師精講,典例剖析,(1)(多選)本實(shí)驗(yàn)中,采取下列哪些方法和步驟可以減小實(shí)驗(yàn)誤差( ) A.兩個(gè)分力F1、F2間的夾角越大越好 B.拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些 C.實(shí)驗(yàn)中,彈簧測(cè)力計(jì)必須與木板平行 D.讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度 (2)由圖可讀得水平和豎直拉力的大小分別為 N和 N。 (3)在下列虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。,探究一,探究二,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),名師精講,典例剖析,解析:(1)本實(shí)驗(yàn)中兩彈簧測(cè)力計(jì)所拉繩間的夾角一般在60°到120°之間較合適,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;為了減小誤差,便于確定兩拉力的方向,拉橡皮條的細(xì)繩要稍長(zhǎng)一些,且必須使橡皮條、細(xì)繩、彈簧測(cè)力計(jì)都與木板平行,細(xì)繩要與彈簧測(cè)力計(jì)軸線在同一直線上,讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)刻度,選項(xiàng)B、C、D正確。 (2)由題圖可以看出水平彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是3.50 N,豎直彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是2.50 N。 (3)在方格紙上畫這兩個(gè)力及它們的合力時(shí)要使線段長(zhǎng)短表示力的大小,標(biāo)度應(yīng)統(tǒng)一,如圖所示。,答案:(1)BCD (2)3.50 2.50 (3)見解析圖,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),探究一,探究二,1,2,3,4,1.(多選)關(guān)于大小不變的兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2的合力F,下列說(shuō)法正確的是( ) A.合力F的大小一定大于任一分力的大小 B.合力F的大小可能小于任一分力的大小 C.合力F的大小可能等于F1或F2的大小 D.合力F的大小隨F1、F2間夾角增大而增大 解析:由共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則可知,由于表示分力的兩鄰邊的長(zhǎng)短及其夾角的變化,使得表示合力的對(duì)角線的長(zhǎng)度大于兩鄰邊、小于兩鄰邊、等于兩鄰邊或其中某一鄰邊都是可能的,所以,合力的大小大于分力的大小、小于分力的大小、等于分力的大小也都是可能的。另外,平行四邊形中兩鄰邊夾角越小,其對(duì)角線越長(zhǎng);夾角越大,其對(duì)角線越短。所以,合力的大小隨分力間夾角減小而增大,隨分力間夾角增大而減小。正確選項(xiàng)為B、C。 答案:BC,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),探究一,探究二,1,2,3,4,2.兩個(gè)共點(diǎn)力,一個(gè)力F1=40 N,另一個(gè)力為F2,它們的合力F=100 N,則F2的大小可能是( ) A.20 N B.40 N C.80 N D.160 N 解析:F1和F2兩個(gè)力的合力范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判斷可知選項(xiàng)C正確。 答案:C,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),探究一,探究二,1,2,3,4,3.兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力F1、F2,當(dāng)它們間的夾角為90°時(shí),合力大小為20 N,那么當(dāng)它們之間的夾角為120°時(shí),合力的大小為( ),答案:B,探究三,當(dāng)堂檢測(cè),探究一,探究二,1,2,3,4,4.導(dǎo)學(xué)號(hào)19970086如圖所示,物體受到大小相等的兩個(gè)拉力作用,每個(gè)拉力都是20 N,夾角是60°,求這兩個(gè)力的合力。,解析:由于兩個(gè)力大小相等,所以作出的平行四邊形是菱形,可用計(jì)算法求得合力F,如圖所示,則 F=2F1cos 30°= F1=34.64 N 兩個(gè)力大小相等,故方向沿F1、F2夾角的平分線向右。 答案:大小為34.64 N,方向沿F1、F2夾角的平分線向右,