3.4.2 力的合成和分解 課件-2022-2023學(xué)年高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊

3.4.2力的合成和分解本節(jié)目標(biāo)1.掌握矢量合成的平行四邊形定則。2.能夠運(yùn)用平行四邊形定則合成與分解問題。3.掌握矢量和標(biāo)量的概念。4.能夠區(qū)分矢量和標(biāo)量。課前預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)教材69~71頁，思考下列問題：1.什么是平行四邊形原則？2.矢量和標(biāo)量的主要區(qū)別是什么？預(yù)習(xí)檢測1.在物理學(xué)中，我們把求幾個力的合力的過程叫作__________;把求一個力的分力的過程叫作__________。力的合成力的分解預(yù)習(xí)檢測2.同一直線上的兩個力F1和F2作用在同一物體上，已知F1=10N，F(xiàn)2=30N．它們的合力可能是（）A．大小為40N，方向與F1相反B．大小為40N，方向與F2相反C．大小為20N，方向與F1相同D．大小為20N，方向與F2相同D預(yù)習(xí)檢測3.一物體受到三個共點力的作用，下列四組力能使物體處于平衡狀態(tài)的是（）A．20N、15N、4N B．7N、8N、9N C．1N、8N、10N

D．5N、10N、20NB預(yù)習(xí)檢測4.以下物理量為矢量，且單位正確的是（）A．電流、A B．電勢、VC．功、N?m D．磁感應(yīng)強(qiáng)度、TD在物理學(xué)中，我們把求幾個力的合力的過程叫作力的合成；把求一個力的分力的過程叫作力的分解。一、力的合成和分解力的合成是一種等效替代的方法，即用一個假設(shè)的力去代替幾個共同作用的力，代替后產(chǎn)生的效果與原來幾個力共同作用時相同。力的合成中，分力是客觀存在的物體真實受到的力，合力是假想力，用于等效替代分力。分力合力替代等效力的分解是一種等效替代的方法，即用幾個假設(shè)的力去代替一個單獨作用的力，代替后產(chǎn)生的效果與原來一個力單獨作用時相同。力的分解中，合力是客觀存在的物體真實受到的力，分力是假想力，用于等效替代合力。合力分力替代等效（1）兩個力同方向（2）兩個力反方向F1F2F=F2-F1F1F2F=F1+F2同一直線上兩個力的合成同向時：F=F1+F2同向時：F=|F2-F1|實驗：探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律兩個彈簧秤、橡皮條、細(xì)繩、木板、白紙、圖釘、刻度尺等步驟1：用兩個力F1、F2共同作用在橡皮條上，使橡皮條從E點伸長到O點。記下F1、F2的大小和方向步驟2：只用一個彈簧稱將同一個橡皮條從E伸至O點。記下F的大小和方向。步驟3：用同一標(biāo)度，將三個力在同一點用力的圖示出來，觀察它們之間的位置關(guān)系。多次實驗后，可得出結(jié)論：在實驗誤差允許的范圍內(nèi)，兩個力的合力為以這兩分力為鄰邊作出的平行四邊形的對角線實驗結(jié)論：注意下面幾個問題:1.沿細(xì)繩方向就是幾個力的方向，因此要將細(xì)繩方向描在木板的白紙上；2.F1、F2、F的大小由彈簧測力計讀出，用力的圖示法在紙上畫出表示幾個力的箭頭；3.怎樣表述合力的大小、方向與分力的大小、方向的關(guān)系？建議用虛線把合力的箭頭端分別與兩個分力的箭頭端連接，可能得到啟示在上述實驗中，如果把圖3.4-3乙和圖3.4-3丙的操作順序?qū)φ{(diào)，即先用拉力F把圓環(huán)拉到O點，再用拉力F1和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則F1和F2就是F的分力，這就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實驗。由于各個力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。平行四邊形定則F2F1兩個力合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。這個法則就叫平行四邊形定則。應(yīng)用平行四邊形定則時注意四點：①分力、合力的起點相同②分力、合力的標(biāo)度比例一致F2F1③虛、實要分清，力畫實線，輔助線畫虛線④求合力時既要得出合力的大小還要得出力的方向a.合力最大:F=F1+F2(夾角為0,即方向相同)b.合力最小:F=︱F1-F2︱(夾角為180即方向相反)c.合力的大小范圍:︱F1-F2︱≤F≤F1+F2在兩個分力F1、F2大小不變的情況下，兩個分力的夾角越大，合力越小。d.合力可能大于、等于、小于任一分力【例】某物體受到一個大小為32N的力，方向水平向右，還受到另一個大小為44N的力，方向豎直向上。通過作圖求出這兩個力的合力的大小和方向。【解析】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（圖3.4-6）。表示F1的有向線段長3.20cm，表示F2的有向線段長4.40cm。用刻度尺測量后得知，表示合力F的對角線長為5.44cm，則F＝5.44cm×10N/cm＝54.4N用量角器測得合力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°。典例精析例.物體受到兩個力F1和F2的作用，F(xiàn)1=2N，F(xiàn)2=6N，則它們的合力F的數(shù)值范圍是（）A．4N≤F≤6N B．2N≤F≤8N C．0N≤F≤4N D．4N≤F≤8ND方法歸納兩力合成時，合力隨夾角的增大而減小，當(dāng)夾角為零時合力最大，夾角180°時合力最小，合力范圍為：|F1+F2|≥F≥|F1-F2|。變式.物體僅受到大小分別為4N和8N的兩個力作用，其合力大小可能為（）A．1N B．3N C．7N D．13N變式訓(xùn)練C二、矢量和標(biāo)量既有大小又有方向，相加時遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量（vector）。只有大小，沒有方向，相加時遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量（scalar）。力的合成，可以認(rèn)為是力的相加。二力相加時，不能簡單地把兩個力的大小相加，而要按平行四邊形定則來確定合力的大小和方向。我們曾經(jīng)學(xué)過位移。一個人從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。在整個運(yùn)動過程中，這個人的位移是AC，AC是合位移。如果平行地移動矢量BC，使它的始端B與第一次位移的始端A重合，于是我們看到，兩次表示位移的線段構(gòu)成了一個平行四邊形的一組鄰邊，而表示合位移正是它們所夾的對角線AC（圖3.4-8）。所以說，位移合成時也遵從平行四邊形定則典例精析例.下列各組物理量中，都是矢量的是（）A．位移、時間、速度B．路程、速率、功C．加速度、速度的變化量、速度D．速度、功率、加速度C方法歸納既有大小又有方向，相加是遵循平行四邊形定則的物理量是矢量，如力、速度、加速度、位移、動量等都是矢量；只有大小，沒有方向的物理量是標(biāo)量，如路程、時間、質(zhì)量等都是標(biāo)量。變式.下列物理量均為矢量的是（）A．力、電流強(qiáng)度 B．磁通量、磁感應(yīng)強(qiáng)度C．質(zhì)量、功 D．電場強(qiáng)度、速度變式訓(xùn)練D隨堂檢測1.下列物理量中屬于矢量的是（）A．萬有引力常量

B．功C．功率

D．地球?qū)υ虑虻囊隨堂檢測2.下列說法正確的是（）A．矢量是既有大小又有方向的物理量，矢量的合成和分解遵守平行四邊形定則B．速度、電流、加速度，都有正負(fù)，都是矢量C．磁通量的單位是特斯拉D．放在桌面上的物體對桌面的壓力是由于桌面發(fā)生形變產(chǎn)生的A隨堂檢測3.如圖所示，用一根輕質(zhì)細(xì)繩將一幅重力為10N的畫框?qū)ΨQ懸掛在墻壁上，當(dāng)繩上的拉力為10N時，兩段細(xì)繩之間的夾角θ為（）A．45° B．60° C．90° D．120°D隨堂檢測4.各圖中三角形的三邊各代表一個力，以下說法中正確的是（）A．圖①中三個力的合力為零B．圖②中三個力的合力為2F3C．圖③中三個力的合力為2F1D．圖④中三個力的合力為2F2C隨堂檢測5.下列物理量按平行四邊形定則運(yùn)算的是（）A．重力勢能 B．功