－教科版必修1 2.5 力的合成 課件（35張）.ppt

第五節(jié)力的合成 一 力的合成1 合力與分力 如果一個(gè)力的 與幾個(gè)力共同作用的 相同 這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 原來的幾個(gè)力叫做這個(gè)力的 2 力的合成 求幾個(gè)力的 叫做力的合成 3 共點(diǎn)力 作用于物體上同一點(diǎn) 或者力的作用線相交于同一點(diǎn)的幾個(gè)力稱為共點(diǎn)力 作用效果 效果 合力 分力 合力 二 實(shí)驗(yàn) 探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?探究合力與分力的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)原理 根據(jù)等效替代法 將橡皮條的一端固定 另一端用兩個(gè)力f1 f2拉 使其伸長一定長度 再用一個(gè)力f作用于橡皮條的同一點(diǎn) 使其伸長同樣的長度 那么f與f1 f2的作用效果相同 若記下f1 f2的大小和方向 畫出各個(gè)力的圖示 就可以研究f與f1 f2的關(guān)系了 3 實(shí)驗(yàn)器材 白紙 木板 橡皮筋 細(xì)繩 刻度尺 彈簧測力計(jì) 鉛筆 滑輪 若干 圖釘 若干 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 在水平放置的圖板上固定一張白紙 將橡皮筋的一端固定在圖板上的k點(diǎn)處 橡皮筋的自然長度為ke 如圖甲所示 2 讓橡皮筋在互為120 的兩個(gè)彈簧測力計(jì)的共同作用下沿ke方向由e點(diǎn)伸長至o點(diǎn) 此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)分別為f1和f2 做出f1和f2的圖示 如圖乙所示 撤去f1和f2 用一個(gè)彈簧測力計(jì)直接拉著橡皮筋沿ke伸長到o點(diǎn) 此時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù)為f 如圖丙所示 在同一張紙上作出f的圖示 3 改變f1和f2的大小和方向 重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)和作圖 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 用表示共點(diǎn)力f1和f2的線段為鄰邊作平行四邊形 那么合力f的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示 這就是力的平行四邊形定則 三 互成直角的兩個(gè)力的合成1 互成直角的共點(diǎn)力的合成 圖2 5 2 2 求多個(gè)共點(diǎn)力合成的方法先把任意兩個(gè)力合成 求得合力后 再把這個(gè)合力與 合成 依次進(jìn)行 最終求得全部共點(diǎn)力的合力 第三個(gè)力 思考感悟兩個(gè)人共提一桶水 要想省力 兩個(gè)人拉力間的夾角應(yīng)大些還是小些 為什么 請(qǐng)用橡皮筋做個(gè)簡單實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你的結(jié)論 提示 夾角應(yīng)小一些 兩個(gè)力的大小確定時(shí) 合力隨這兩個(gè)力之間夾角的減小而增大 反之 保證合力不變時(shí) 在這個(gè)問題中 合力的大小等于一桶水重力的大小 兩分力的大小會(huì)隨兩個(gè)力間夾角的減小而減小 因此 夾角小一些 會(huì)更省力 核心要點(diǎn)突破 一 合力與分力的關(guān)系1 正確理解合力與分力 1 合力與幾個(gè)分力間是相互替代關(guān)系 受力分析時(shí) 分力與合力不能同時(shí)作為物體所受的力 2 只有同一物體同時(shí)受到的力才能合成 2 合力與分力間的大小關(guān)系 1 兩力同向時(shí)合力最大 f f1 f2 方向與兩力同向 2 兩力方向相反時(shí) 合力最小 f f1 f2 方向與兩力中較大的力同向 3 兩力成某一角度 時(shí) 如圖所示 三角形aoc的每一條邊對(duì)應(yīng)一個(gè)力 由幾何知識(shí)可知 兩邊之和大于第三邊 兩邊之差小于第三邊 即 f1 f2 f f1 f2 因此合力大小的范圍是 f1 f2 f f1 f2 4 夾角 越大 合力就越小 5 合力可以大于等于兩分力中的任何一個(gè)力 也可以小于等于兩分力中的任何一個(gè)力 特別提醒 1 若三個(gè)共點(diǎn)力f1 f2 f3的合力為f 設(shè)f1 f2 f3 顯然 當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí) 合力f最大 fmax f1 f2 f3 2 若三個(gè)力中任何一個(gè)力在另外兩個(gè)力的合力的變化范圍內(nèi) 則合力f最小值為零 fmin 0 若三個(gè)力中任何一個(gè)力不在另外兩個(gè)力的合力的變化范圍內(nèi) 則當(dāng)較小的兩個(gè)力f1與f2方向相同且與f3方向相反時(shí) 合力f最小 fmin f3 f1 f2 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 關(guān)于幾個(gè)力與其合力 下列說法正確的是 a 合力的作用效果跟原來那幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同b 合力與原來那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上c 合力的作用可以替代原來那幾個(gè)力的作用d 求幾個(gè)力的合力遵循平行四邊形定則 解析 選acd 合力與分力是 等效替代 的關(guān)系 即合力的作用效果與幾個(gè)分力共同作用時(shí)的作用效果相同 合力的作用效果可以替代這幾個(gè)分力的作用效果 不能認(rèn)為合力與分力同時(shí)作用在物體上 所以a c正確 b不正確 求合力應(yīng)遵循平行四邊形定則 所以d正確 二 合力的求解方法1 作圖法 要選取統(tǒng)一標(biāo)度 嚴(yán)格作出力的圖示以及平行四邊形 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 2 計(jì)算法 設(shè)共點(diǎn)力f1 f2的夾角為 作出力的合成示意圖 如圖 則f的大小等于oc的長度所對(duì)應(yīng)的力的大小 f的方向與f1成 角 由圖可看出 oc是平行四邊形oacb的一條對(duì)角線 oc又是三角形oac的一條邊 可見 一旦作出了力的合成示意圖 就將求解合力的物理問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)的幾何問題了 圖2 5 4 圖2 5 6 特別提醒 1 作圖時(shí) 合力 分力要共點(diǎn) 實(shí)線 虛線要分清 標(biāo)度要唯一且適當(dāng) 2 作圖法和計(jì)算法均為矢量運(yùn)算的通用方法 兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為f1 15n f2 9n 它們的合力不可能等于 a 9nb 25nc 6nd 21n 課堂互動(dòng)講練 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 力的合成遵循平行四邊形定則 2 兩分力夾角越小 合力越大 3 合力的范圍 f1 f2 f f1 f2 精講精析 兩個(gè)力合成時(shí) 合力的范圍是 f1 f2 f合 f1 f2 即6n f合 24n 由此可知 a c d可能 b不可能 答案 b 變式訓(xùn)練1小強(qiáng)的媽媽提一桶水 向上提起的力為150n 小強(qiáng)和小勇接過來共同來提 關(guān)于小強(qiáng)和小勇的用力 下列說法正確的是 a 他倆必分別只用75n的力b 他倆可分別用100n的力c 他倆都可用小于75n的力d 他倆的力不可能大于75n解析 選b 小強(qiáng)和小勇兩人用力的合力大小應(yīng)為150n 則兩個(gè)分力不可能都小于75n 應(yīng)該大于等于75n 一個(gè)物體受到大小相等的兩個(gè)拉力作用 每個(gè)拉力都是100n 夾角為90 求這兩個(gè)力的合力 思路點(diǎn)撥 本題中的兩個(gè)力大小相等 夾角為90 所以可以用作圖法和計(jì)算法來求解合力的大小 精講精析 法一 作圖法 取5mm長線段表示20n 作出平行四邊形如圖2 5 7所示 量得對(duì)角線長為35mm 則合力f大小為140n 方向沿f1 f2夾角的平分線方向 與f1夾角為45 圖2 5 7 答案 140n 或141 4n 方向與f1成45 方法總結(jié) 1 在利用作圖法求解時(shí) 一定要注意各力均使用同一標(biāo)度 2 計(jì)算法是根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖 把力歸結(jié)到一個(gè)三角形中 然后利用解三角形的方法求出合力 常用方法 變式訓(xùn)練2水平橫梁一端插在墻壁內(nèi) 另一端裝小滑輪b 一輕繩的一端c固定于墻壁上 另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m 10kg的重物 cba 30 如圖所示 則滑輪受到繩子的作用力為 g取10n kg 一物體受到同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力作用 其大小分別為 f1 30n f2 40n f3 50n 則它們的合力的最大值與最小值分別是多少 思路點(diǎn)撥 本題的難點(diǎn)是求合力的最小值 首先要判斷出合力的最小值是否為0 自主解答 當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí) 其合力最大 最大值為 fmax f1 f2 f3 120n 三個(gè)力中 較小的兩個(gè)力是f1和f2 其二者的合力范圍f2 f1 f12 f1 f2即10n f12 70n 包括f3 50n 所以三個(gè)力合力的最小值為零 答案 120n0 方法總結(jié) 三個(gè)力合成時(shí) 當(dāng)它們的方向相同時(shí) 合力最大 若三個(gè)力中較小的兩個(gè)力的和大于等于第三個(gè)力 其差小于第三個(gè)力 則三個(gè)力的合力的最小值為零 若兩個(gè)較小力的和小于第三個(gè)力 則三個(gè)力的合力的最小值等于第三個(gè)力減去兩個(gè)較小力的和 方向與第三個(gè)力的方向相同 變式訓(xùn)練3物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的作用 下列幾組力的合力不可能為零的是 a 5n 7n 8nb 5n 2n 3nc 1n 5n 10nd 10n 10n 10n 解析 選c 三力合成時(shí) 若兩個(gè)力的合力可與第三力大小相等 方向相反 就可以使這三個(gè)力的合力為零 只要第三力在其他兩個(gè)力合力范圍