第3章 第3節(jié)　力的等效和替代

1、.第三節(jié)力的等效和替代學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解力的三要素和共點(diǎn)力的概念.2.知道合力和分力的概念，理解合力和分力的等效替代關(guān)系重點(diǎn)3.理解力的合成和分解本質(zhì)上是等效替代的科學(xué)研究方法.4.理解用實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法難點(diǎn) 力 的 三 要 素 和 共 點(diǎn) 力1力的三要素影響力的作用效果的因素有：力的大小、方向和作用點(diǎn)，物理學(xué)中稱之為力的三要素2共點(diǎn)力假如幾個(gè)力都作用在物體的同一點(diǎn)上，或者幾個(gè)力的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力就稱為共點(diǎn)力3作圖時(shí)可以把力的作用點(diǎn)畫(huà)到作用線的公共交點(diǎn)上1靜止的物體受到的力一定是共點(diǎn)力×2作用在同一個(gè)物體上的力可能是共點(diǎn)力也可能不是共點(diǎn)力3作用在同一

2、個(gè)物體上的兩個(gè)力，假如是一對(duì)平衡力，那么這兩個(gè)力是共點(diǎn)力共點(diǎn)力一定是作用在同一物體上嗎？一定作用在同一點(diǎn)嗎？【提示】共點(diǎn)力必須是作用在同一物體上但不一定作用在同一點(diǎn)上，而力的作用線必須交在同一點(diǎn)上力 的 等 效 和 替 代1力的等效和替代假如一個(gè)力的作用效果與另外幾個(gè)力的共同效果一樣，那么這個(gè)力與另外幾個(gè)力等效或可以互相替代，這個(gè)力稱為另外幾個(gè)力的合力，另外幾個(gè)力稱為這個(gè)力的分力2力的合成與分解1力的合成：求解幾個(gè)力的合力的過(guò)程或求合力的方法叫做力的合成2力的分解：求一個(gè)力的分力過(guò)程或方法叫做力的分解1合力與分力的作用效果一樣，它們不能同時(shí)作用在同一物體上2合力可以大于每一個(gè)分力，也可以小于每

3、一個(gè)分力3假設(shè)F為F1與F2的合力，那么F和F1、F2的共同作用效果可以不同×1一個(gè)大人可以提起一桶水，兩個(gè)小孩用力也可以提起這桶水那么大人用的力和兩個(gè)小孩用的力有什么關(guān)系？哪個(gè)是合力？哪些是分力？【提示】大人用的力和兩個(gè)小孩用的力作用效果一樣大人的力是合力，兩個(gè)小孩用的力是分力2兩個(gè)力的合力一定大于其中任意一個(gè)分力的大小嗎？【提示】分力與合力的效果可以替代，但合力不一定大于任意一個(gè)分力討論1：合力與分力的作用效果有什么關(guān)系？【提示】合力與分力的作用效果一樣，所以能等效替代討論2：各個(gè)分力必須是共點(diǎn)力嗎？【提示】求力的合成時(shí)，各個(gè)分力必須是共點(diǎn)力，才能求合力1共點(diǎn)力：幾個(gè)力同時(shí)作用在

4、同一點(diǎn)上或者它們的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)有時(shí)物體受多個(gè)力作用，但是這些力不一定是共點(diǎn)力，比方：人挑扁擔(dān)時(shí)，扁擔(dān)受到的三個(gè)力不是共點(diǎn)力圖3­3­12力的等效替代：假設(shè)一個(gè)力的作用效果與其他幾個(gè)力共同作用的效果一樣，那么這一個(gè)力和其他幾個(gè)力可以互相替代3對(duì)合力和分力的關(guān)系1等效性：合力與分力產(chǎn)生的效果一樣，可以等效替代2同體性：各個(gè)分力是作用在同一物體上的作用在不同物體上的力不能求合力1多項(xiàng)選擇關(guān)于合力與分力的關(guān)系，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A合力一定大于任一分力B合力可以大于任一分力，也可以小于任一分力C分力同時(shí)作用于物體上時(shí)共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果一樣D物體同時(shí)受到分力

5、和它們的合力作用【解析】隨著分力之間的夾角變化，合力可以大于最大的一個(gè)分力，也可以小于最小的一個(gè)分力，還可以是兩個(gè)分力之間的某個(gè)值，由此可知選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；合力是與各分力共同作用效果一樣的那個(gè)等效的力，并不是物體實(shí)際受到的力，不會(huì)與分力共同作用在物體上，應(yīng)選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤【答案】BC2多項(xiàng)選擇關(guān)于F1、F2及它們的合力F，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果一樣B兩力F1、F2一定是同種性質(zhì)的力C兩力F1、F2一定是同一個(gè)物體受到的力D兩力F1、F2與F是物體同時(shí)受到的三個(gè)力【解析】只有同一個(gè)物體受到的力才能合成，分別作用在不同物體上的力不能合成，C正確；合力

6、是對(duì)原來(lái)幾個(gè)分力的等效替代，各分力可以是不同性質(zhì)的力，合力與分力不能同時(shí)存在，A正確，B、D錯(cuò)誤【答案】AC3多項(xiàng)選擇關(guān)于合力與分力的說(shuō)法中，正確的選項(xiàng)是A合力與分力同時(shí)作用在物體上B假如一個(gè)力的作用效果跟其它幾個(gè)力的效果一樣，那么這個(gè)力就是其它幾個(gè)力的合力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一樣，它們并不是同時(shí)作用在物體上，當(dāng)物體受到合力作用時(shí)，分力那么是按效果命名的，沒(méi)有施力物體，分力是不存在的；當(dāng)幾個(gè)分力是同時(shí)作用在物體上的，那么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)

7、誤，B項(xiàng)正確兩個(gè)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合力與分力等效替代1合力與分力是等效替代關(guān)系，它們可以互相替代，并不能同時(shí)存在2受力分析時(shí)要分析實(shí)際受到的力，不能把合力與分力都分析進(jìn)去尋 找 等 效 力討論1：在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，為什么兩次都要使橡皮筋的結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置？【提示】只有橡皮筋結(jié)點(diǎn)到達(dá)同一位置，才能說(shuō)明兩次對(duì)橡皮筋的作用效果一樣，即才能等效討論2：實(shí)驗(yàn)中為什么要求彈簧秤、細(xì)繩套、橡皮條都與木板平行？【提示】只有都保持平行，才能保證分力與合力在同一平面內(nèi)，誤差會(huì)更小1尋找等效力的實(shí)驗(yàn)方案1先將橡皮條一端固定，將

8、兩個(gè)力F1、F2作用在另一端并使其伸長(zhǎng)一定長(zhǎng)度；再用另一個(gè)力F作用于橡皮條的同一點(diǎn)，使其伸長(zhǎng)到同樣的長(zhǎng)度，那么，F(xiàn)與F1、F2的效果就一樣2假設(shè)記下F1、F2以及F的大小和方向，畫(huà)出各個(gè)力的圖示，就可以研究F與F1、F2的關(guān)系了2實(shí)驗(yàn)步驟1將一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端與兩根細(xì)繩相連2如圖3­3­2所示，分別在細(xì)繩下懸掛等量的鉤碼，使橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)至點(diǎn)O，將畫(huà)有間隔相等同心圓的紙片置于橡皮筋與細(xì)繩的后面，其圓心與點(diǎn)O重合在紙的邊緣記下兩繩與紙邊的交點(diǎn)C、D，同時(shí)記錄兩繩上懸掛鉤碼的數(shù)量圖3­3­23如圖3­3­3所示，

9、直接用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)去拉細(xì)繩，同樣使結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)至點(diǎn)O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)以及細(xì)繩與紙邊的交點(diǎn)J.圖3­3­34取下紙片，連接OC、OD、OJ，用力的圖示法作出三個(gè)力，如圖3­3­4所示圖3­3­45改變鉤碼的數(shù)量，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟6探究這三個(gè)力的大小及方向的關(guān)系提示：可用虛線把合力的箭頭與兩個(gè)分力的箭頭端連接，看看能否得到啟示3結(jié)論求兩個(gè)力的合力時(shí)，可以用表示這兩個(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)角線就代表合力的大小和方向4本卷須知1結(jié)點(diǎn)O同一次實(shí)驗(yàn)中橡皮條拉長(zhǎng)后的O點(diǎn)必須保持不變2拉力要保證橡皮筋、細(xì)繩位于與紙面平行的

10、同一平面內(nèi)兩個(gè)分力F1、F2間的夾角不要太大或太小3作圖在同一次實(shí)驗(yàn)中，選定的標(biāo)度要一樣；嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出平行四邊形，求出合力4.如圖3­3­5探究合力與分力關(guān)系的實(shí)驗(yàn)原理是等效原理，其等效性是指圖3­3­5A使細(xì)繩在兩種情況下發(fā)生一樣的形變B使兩分力與合力滿足平行四邊形法那么C使兩次橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相等D使兩次橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)都與同一點(diǎn)O重合【解析】本實(shí)驗(yàn)的原理是使兩次橡皮條的形變效果一樣，這是通過(guò)使兩次橡皮條與繩套的結(jié)點(diǎn)都與O點(diǎn)重合來(lái)表達(dá)的所以D正確【答案】D5多項(xiàng)選擇在探究求合力的方法時(shí)，先將橡皮條的一端固定在程度木板上，另一端

11、系上帶有繩套的兩根細(xì)繩實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要兩次拉伸橡皮條，一次是通過(guò)兩細(xì)繩用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮條，另一次是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩拉橡皮條實(shí)驗(yàn)對(duì)兩次拉伸橡皮條的要求中，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A將橡皮條拉伸一樣長(zhǎng)度即可B將橡皮條沿一樣方向拉到一樣長(zhǎng)度C將彈簧測(cè)力計(jì)都拉伸到一樣刻度D將橡皮條和繩的結(jié)點(diǎn)拉到一樣位置【解析】實(shí)驗(yàn)中兩次拉伸橡皮條時(shí)，應(yīng)要求兩次的作用效果必須完全一樣，即橡皮條被拉伸的方向、長(zhǎng)度完全一樣，所以答案選B、D.【答案】BD6某小組在做“尋找等效力的實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3­3­6所示，A是固定橡皮條的圖釘，O為在力的作用下橡皮條與細(xì)線套的結(jié)點(diǎn)所到達(dá)的位置，F(xiàn)與AO共線圖3­3­61圖中_選填“F或“F是兩個(gè)分力F1和F2用平行四邊形畫(huà)出的對(duì)角線的值；2本實(shí)驗(yàn)中，假設(shè)力F1的大小及方向固定不變，為了使橡皮條仍伸長(zhǎng)到O點(diǎn)，對(duì)力F2來(lái)說(shuō)，下面幾種說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是AF2可以有多個(gè)方向BF2的方向和大小可以有多個(gè)值CF2的方向和大小是唯一的DF2的方向是唯一的，但大小可以有多個(gè)值【解析】1顯然F是單個(gè)力作用時(shí)的情況，因?yàn)镕與AO共線，F(xiàn)是F1和F2的對(duì)角線2由于F1的大小和方向已經(jīng)確定，所以F2是唯一確定的【答案】1F2C為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)注意的事項(xiàng)1同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是：將兩只彈