2020版高中物理（新教材）人教必修第1冊(cè)：力的合成和分解

力的合成和分解新知導(dǎo)入思考：如圖放在地面上的小車受到四個(gè)力的作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代以上四個(gè)力的共同作用，而效果不變，上述問題就迎刃而解了。這就是我們要講的力的合成。新知講解一、共點(diǎn)力的合成1、共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。F1F2F4F1F3F2F3新知講解2、合力和分力看下面圖片說一說你觀察到了什么？由此可得出什么結(jié)論？FFF1F2F2F1水桶所受拉力示意圖吊燈所受拉力示意圖新知講解兩個(gè)小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水和一個(gè)大人單獨(dú)用力F提著這桶水，都能產(chǎn)生讓水桶保持靜止的效果。用拉力為F的一根線懸掛吊燈和用拉力分別為F1、F2兩根線懸掛吊燈都能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果。結(jié)論：由于F產(chǎn)生的效果和F1、F2產(chǎn)生的效果相同，所以F是F1

、F2

的合力，F(xiàn)1

和F2

是F的分力。新知講解（1）合力：假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力。（2）分力：假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的分力。等效F1新知講解二、力的合成1、力的合成：在物理學(xué)中，我們把求幾個(gè)力的合力的過程叫作力的合成。2、同一直線二力合成FF2同一方向：F=F1+F2F1F2F反方向：F=F1-F2新知講解思考：互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力，如何得到合力的大小和方向呢？互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力還是簡(jiǎn)單的加減嗎？有沒有什么可遵守的規(guī)律嗎？FF1F2新知講解1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄糠至εc合力的關(guān)系，尋找求合力的方法。實(shí)驗(yàn)：探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律方木塊、白紙、彈簧稱（兩個(gè)）

、橡皮條、細(xì)繩、三角板、刻度尺、圖釘2、實(shí)驗(yàn)原理合力的作用效果與幾個(gè)分力共同作用的效果相同。3、實(shí)驗(yàn)器材新知講解（1）在桌面上固定一個(gè)貼有白紙的方木板，用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上靠近頂端中點(diǎn)的A點(diǎn)，在橡皮筋的另外一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另外一端是繩套。A4、實(shí)驗(yàn)步驟O新知講解（2）用彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置Ｏ。（3）用鉛筆從Ｏ點(diǎn)沿著兩繩的方向畫直線，作出兩個(gè)力Ｆ1和Ｆ2的圖示。AO新知講解（4）只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到相同的位置Ｏ點(diǎn)，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，作出這個(gè)力Ｆ的圖示。研究這三個(gè)力的大小及方向的關(guān)系。

新知講解實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：①彈簧秤使用前要先調(diào)零；②彈簧秤拉長方向和所測(cè)拉力方向應(yīng)保持與木板平行；③彈簧、指針、拉桿都不要與刻度板和刻度板末端的限位卡發(fā)生磨擦。新知講解5、實(shí)驗(yàn)結(jié)論F2F·F1O實(shí)驗(yàn)表明，在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向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。這個(gè)規(guī)律叫作平行四邊形定則。?兩個(gè)力的合成注意：作圖要準(zhǔn)確，兩個(gè)分力F1、F2和合力F要畫成實(shí)線并標(biāo)有箭頭，平行四邊形的另外兩條平行線必須畫成虛線。新知講解思考與討論1：觀察下面不同角度下F1、F2合力，由此可得出什么結(jié)論？由此可推斷合力什么時(shí)候最大，什么時(shí)候最??？合力的范圍如何？

120°FF1F2FF1F2FF1F2新知講解①互成角度的二個(gè)共點(diǎn)力如果保持大小不變，它們的合力將隨夾角的增大而減?。虎诤狭τ锌赡艽笥诨蛐∮诨虻扔谌魏我粋€(gè)分力。③

F1、F2同向合力最大，反向合力最小。④合力大小范圍：︱F1-F2︱≤F≤F1+F2新知講解思考討論2：如果兩個(gè)以上的共點(diǎn)力作用在一個(gè)物體上，怎樣應(yīng)用平行四邊形定則求出它們的合力？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。新知講解思考討論1：如果上述實(shí)驗(yàn)中，先只用一只彈簧秤，然后再用兩只彈簧秤通過細(xì)繩把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到相同的位置O，你能得到什么結(jié)論？由于各個(gè)力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。三、力的分解1、力的分解：在物理學(xué)中，我們把求一個(gè)力的分力的過程叫作力的分解。FF1F2F3F4F5F6新知講解思考討論2：如果沒有限制，同一個(gè)力F可以分解為多少對(duì)分力？若沒有限制，同一個(gè)力可以分解為無數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力。那么實(shí)際處理力的分解時(shí)又該如何進(jìn)行呢？新知講解（1）物體受到斜向上拉力F的分解F的作用效果：①水平向右拉物體；②豎直向上提物體。mθF1F22、力的分解方法——按作用效果新知講解（2）斜面上物體重力的分解GθθF2F1重力G的作用效果：①使物體沿斜面向下滑；②使物體垂直向下壓緊斜面典型例題【例題1】某物體受到一個(gè)大小為32N的力，方向水平向右，還受到另一個(gè)大小為44N的力，方向豎直向上。求出這兩個(gè)力的合力的大小和方向。解法1：通過作圖求解解：選擇某一標(biāo)度，例如用1cm長的線段表示10N的力。根據(jù)題意，作出二力合成的平行四邊形。10NFOF2F1表示F1的有向線段長3.20cm，表示F2的有向線段長4.40cm。用刻度尺測(cè)量后得知，表示合力F的對(duì)角線長為5.44cm，則F＝5.44cm×10N/cm＝54.4N用量角器測(cè)得合力F與力F1的夾角為54°。合力的大小為54.4N，方向與力F1的夾角為54°。典型例題解法2：計(jì)算法典型例題合力的大小為54.4N，方向與力F1的夾角為54°。OFF2F1典型例題【例題2】如右圖所示，光滑斜面上的物體的重力分解為F1、F2兩個(gè)力，下列說法正確的是（）A．F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力，F(xiàn)2是物體對(duì)斜面的壓力；B．物體受到重力mg、N、F1、F2四個(gè)力的作用；C．物體只受到重力mg和斜面支持力N的作用；CDD．N、F1、F2三個(gè)力的作用效果與mg、N兩個(gè)力的作用效果相同。新知講解五、矢量和標(biāo)量1、力的合成，按平行四邊形定則來確定合力的大小和方向。2、位移合成時(shí)也遵從平行四邊形定則。一個(gè)人從A走到B，發(fā)生的位移是AB，又從B走到C，發(fā)生的位移是BC。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，這個(gè)人的位移是AC，AC是合位移。ABC新知講解3、矢量既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量。除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我們學(xué)過的物理量中，質(zhì)量、路程、功、電流等都是標(biāo)量。4、標(biāo)量只有大小，沒有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量。課堂練習(xí)1、有兩個(gè)力，一個(gè)是10N，一個(gè)是2N，這兩個(gè)力的合力的最大值是———最小值是———它們的合力范圍————————。8≤F≤121282、已知兩個(gè)相互垂直的力的合力為50N，其中一個(gè)力的大小為40N，則另一個(gè)力的大小為（）A.10N B.20N C.30N D.40NC課堂練習(xí)3、關(guān)于力的分解，下列敘述中正確的是（

）A.8N的力可以分解為兩個(gè)8N的分力B.8N的力可以分解為兩個(gè)3N的分力C.8N的力可以分解為13N和4N的兩個(gè)分力D.8N的力可以分解為16N和7N的兩個(gè)分力A課堂練習(xí)4、如圖所示，一個(gè)重60N的物體置于光滑的水平面上，當(dāng)用一個(gè)F=20N的力豎直向上拉物體時(shí)，物體所受的合力為（）A．0N B．40N，方向豎直向下C．40N，方向豎直向上D．80N，方向豎直向上FA拓展提高1、兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、的合力為F，下列說法中正確的是（

）

A、合力F一定大于任一個(gè)分力

B、合力的大小既可能等于F1，也可能等于F2

C、合力F有可能小于任一個(gè)分力

D、合力F的大小隨F1、F2、間的夾角增大而減小BCD拓展提高2.下列說法中正確的是（）A.兩個(gè)力的合力一定大于這兩個(gè)力中的任意一個(gè)力B.兩個(gè)力都增大，則其合力也增大C.物體受到三個(gè)大小均為10N的力，不可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)D.分解一個(gè)力可以有無數(shù)個(gè)分解方法，但每一個(gè)分解方法都遵守平行四邊形定則，因此分解力要按力的作用效果來進(jìn)行分解D拓展提高3．（2018秋?沂水縣期末）將一個(gè)l0N的力分解為兩個(gè)分力，兩個(gè)分力的大小可能為（）A．30N和5NB．10N和26NC．5N和10ND．100N和115NBC課堂總結(jié)1、力的合成符合平行四邊形定則（1）合力大小范圍：︱F1-F2︱≤F≤F1+F2（2）合力有可能大于或小于或等于任何一個(gè)分力。（3）互成角度的二個(gè)共點(diǎn)力如果保持大小不變，它們的合力將隨夾角的增大而減??；2、力的分解符合平行四邊形定則力的分解方法——按作用效果課堂總結(jié)3、矢量既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量。4、標(biāo)量只有大小，沒有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量。板書設(shè)計(jì)一、共點(diǎn)力的合成1、共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。2、合力和分力二、力的合成1、力的合成：求幾個(gè)力的合力的過程叫作力的合成；2、力的合成符合平行四邊形定則。3、合力大小范圍：︱F1-F2︱≤F≤F1+F2板書設(shè)計(jì)三、力的分解1、力的分解遵守平行四邊行定則。2、通常按力的作用效果來進(jìn)行力的分解。四、矢量和標(biāo)量1、矢量：既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量。2、標(biāo)量：只有大小，沒有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量。謝謝摩擦力新知導(dǎo)入汽車正在行駛，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前面有人跑過，于是立即踩下剎車，汽車速度立刻減小，你知道是什么力使汽車速度減小直至停止嗎？新知導(dǎo)入汽車的輪胎和鞋子的底部有很多花紋，這些花紋有什么作用？這些現(xiàn)象都與我們今天學(xué)的摩擦力有關(guān)。新知講解一、摩擦力1、定義：兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)在接觸面上產(chǎn)生阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，這種力就叫作摩擦力。2、摩擦力的分類摩擦力可分為：滑動(dòng)摩擦力、靜摩擦力、滾動(dòng)摩擦新知講解靜摩擦力滑動(dòng)摩擦力滾動(dòng)摩擦力新知講解二、滑動(dòng)摩擦力1、兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)它們相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，在接觸面上會(huì)產(chǎn)生一種阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力，這種力叫作滑動(dòng)摩擦力。2、滑動(dòng)摩擦力的產(chǎn)生條件：①兩物體相互接觸，且接觸面不光滑；②兩物體接觸處有壓力；③兩物體接觸面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。新知講解3、滑動(dòng)摩擦力的方向總是沿著接觸面，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。ff5m/s10m/svf小木塊F大木塊跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反新知講解注意：①只要發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，無論靜止還是運(yùn)動(dòng)的物體都可以受到滑動(dòng)摩擦力；v②滑動(dòng)摩擦力既可以動(dòng)力也可以是阻力，但它產(chǎn)生的效果一定是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。新知講解4、滑動(dòng)摩擦力的大小滑動(dòng)摩擦力的大小跟接觸面上壓力的大小和接觸面的粗糙程度、材質(zhì)等有關(guān)。Ff

表示滑動(dòng)摩擦力的大??；F壓表示壓力的大小。通過進(jìn)一步的定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：滑動(dòng)摩擦力的大小跟壓力的大小成正比即Ff

＝μF壓新知講解μ是比例常數(shù)，沒有單位，叫動(dòng)摩擦因數(shù)，μ的值跟接觸面有關(guān)，接觸面材料不同、粗糙程度不同，動(dòng)摩擦因數(shù)也不同。FN如圖木塊所受的支持力為FN

。由于木塊對(duì)木板的壓力大小等于FN

所以動(dòng)摩擦因數(shù)μ也可以表示為：

新知講解材料動(dòng)摩擦因數(shù)材料動(dòng)摩擦因數(shù)鋼—鋼0.25鋼—冰0.02木—木0.30木—冰0.03木—金屬0.20橡膠輪胎—路面（干）0.71皮革—鑄鐵0.28木—皮帶0.40幾種材料間的動(dòng)摩擦因數(shù)典型例題例題：在我國東北寒冷的冬季，有些地方用雪橇作為運(yùn)輸工具。一個(gè)有鋼制滑板的雪橇，連同車上木料的總質(zhì)量為4.9×103kg。在水平的冰道上，馬要在水平方向用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)？g取10N/kg。mgFFNFf新知講解分析：將雪橇抽象為一個(gè)物體，雪橇在重力mg、支持力FN

、馬的拉力F和滑動(dòng)摩擦力Ff

四個(gè)力的作用下，沿水平面勻速前進(jìn)。根據(jù)二力平衡條件，拉力F與滑動(dòng)摩擦力Ff

的大小相等，而Ff

與FN

有關(guān)，F(xiàn)N

的大小又等于mg，故可以求得拉力F。新知講解解：雪橇所受重力mg＝4.9×104N，查表得μ＝0.02。雪橇勻速運(yùn)動(dòng)，拉力F與滑動(dòng)摩擦力Ff

大小相等，即F＝Ff由于FN＝mgFf＝μFN

＝μmg故F＝μmg＝0.02×4.9×103×10N＝980N馬要在水平方向用980N的力，才能夠拉著雪橇勻速前進(jìn)。新知講解三、靜摩擦力思考討論：人用平行于地面的力推沙發(fā)，但它沒有被推動(dòng)，沙發(fā)與地面間存在摩擦力嗎？因?yàn)樯嘲l(fā)相對(duì)地面有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以沙發(fā)與地面間存在摩擦力。新知講解根據(jù)二力平衡的知識(shí)可知，這時(shí)一定有一個(gè)力與推力平衡。這個(gè)力與人對(duì)沙發(fā)的推力大小相等、方向相反。這個(gè)力就是沙發(fā)與地面之間的摩擦力。只要沙發(fā)與地面間沒有產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力的大小就隨著推力的增大而增大，并與推力保持大小相等。FFf新知講解1、靜摩擦力由于相互接觸的兩個(gè)物體之間只有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，而沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)產(chǎn)生的摩擦力叫作靜摩擦力。2、靜摩擦力的產(chǎn)生條件（1）兩物體接觸且有擠壓（即有彈力）。（2）兩物體接觸面處有壓力；（3）兩物體接觸面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。BCDABCDFF新知講解練習(xí)：下列圖中的物體都處于靜止?fàn)顟B(tài)，有靜摩擦力的是（）新知講解3、靜摩擦力的方向靜摩擦力的方向總是沿著接觸面，跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)方向相反。注意：①運(yùn)動(dòng)的物體可以受到靜摩擦力，只要相對(duì)靜止有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)②靜摩擦力即可以是動(dòng)力也可以是阻力，但它產(chǎn)生的效果一定是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。新知講解演示：靜摩擦力的大小隨拉力的變化1、實(shí)驗(yàn)器材木塊、長木板、彈簧測(cè)力計(jì)2、實(shí)驗(yàn)步驟①把木塊放在水平長木板上，用彈簧測(cè)力計(jì)沿水平方向拉木塊。測(cè)量靜摩擦力的實(shí)驗(yàn)裝置新知講解②逐漸增大拉力F，在增大到一定值之前，木塊不會(huì)運(yùn)動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，此種情況下靜摩擦力等于拉力。③繼續(xù)用力，當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開始移動(dòng)，觀察彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)有什么變化？當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開始移動(dòng)的瞬間，此時(shí)拉力會(huì)突然變小。新知講解④用力傳感器代替彈簧測(cè)力計(jì)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，能夠在計(jì)算機(jī)屏幕上直接得到拉力隨時(shí)間變化的F-t圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：靜摩擦力隨拉力的增大而增大，當(dāng)拉力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)木塊開始移動(dòng)，拉力突然減小。新知講解在數(shù)值上等于物體即將開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力。兩物體之間實(shí)際產(chǎn)生的靜摩擦力F在0與最大靜摩擦力Fmax之間，即0<F≤Fmax說明：最大靜摩擦力一般比滑動(dòng)摩擦力大一些。在有些情況下認(rèn)為最大靜摩擦力近似等于滑動(dòng)摩擦力。4、靜摩擦力的最大值Fmax

知識(shí)拓展一物體在另一物體表面作無滑動(dòng)的滾動(dòng)或有滾動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，由于兩物體在接觸部分受壓發(fā)生形變而產(chǎn)生的對(duì)滾動(dòng)的阻礙作用，叫"滾動(dòng)摩擦"。它的實(shí)質(zhì)是靜摩擦力。滾動(dòng)摩擦在壓力相同的情況下，把滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)將會(huì)使摩擦大為減小。v新知講解氣體和液體都具有流動(dòng)性，統(tǒng)稱為流體。物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到流體的阻力，阻力的方向與物體相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)的方向相反。流體的阻力跟物體相對(duì)于流體的速度有關(guān)，速度越大，阻力越大。流體的阻力還跟物體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越大，阻力越大。閱讀課文說一說流體的阻力與什么有關(guān)？流體的阻力科學(xué)漫步新知講解流體的阻力還跟物體的形狀有關(guān)系。頭圓尾尖的物體所受的流體阻力較小，這種形狀通常叫作流線型。水下流線型船體課堂練習(xí)1、靜止在水平地面上的質(zhì)量為50kg的物體，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，當(dāng)作用在該物體上的水平拉力為30N時(shí)，它所受到的是———（填“靜”或“動(dòng)”）摩擦力，其大小為———N。當(dāng)該力增大到110N時(shí)，物體剛要開始滑動(dòng)，則物體與地面的最大靜摩擦力為———N。當(dāng)該力增大到150N時(shí)，物體受到的摩擦力是————（填“靜”或“動(dòng)”）摩擦力，其大小為————N。（g取10m/s2）

靜30110動(dòng)100課堂練習(xí)2、下列說法中不正確的是（）A.相互接觸并有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體間必有摩擦力B.兩物體間有摩擦力，則其間必有彈力C.兩物體間有彈力，則其間不一定有摩擦力D.兩物體間無彈力，則其間必?zé)o摩擦力A課堂練習(xí)3、如圖所示，水平地面上有一貨箱，貨箱所受的重力G=1000N，某人用F=400N的水平力拉貨箱，沒有拉動(dòng)。則貨箱受到的靜摩擦力大小是（）

A.400NB.600NC.1000ND.1400NA課堂練習(xí)4、如圖所示，質(zhì)量為m的木塊在質(zhì)量為M的長木板上，受到向右的拉力F的作用而向右滑行，長木板處于靜止?fàn)顟B(tài)，己知木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，下列說法正