【課件】+力的合成和分解（人教版2019必修第一冊）

3.4力的合成和分解第三章

相互作用——力人教版（2019）目錄010203力的合成和分解矢量和標(biāo)量合力和分力認(rèn)識共點力

幾個力如果都作用在物體的同一點，或者他們的作用線交于一點，我們把這幾個力叫做共點力。思考與討論一個靜止的物體，在某平面上受到5個力作用，你能判斷它將向哪個方向運(yùn)動嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個力的單獨作用替代兩個力的共同作用，而效果不變”，上述問題就迎刃而解了。你覺得這個力和被替代的兩個力會有怎樣的關(guān)系呢？第一部分

合力和分力思考與討論

觀察下面的情景圖片，結(jié)合生活經(jīng)驗思考：兩位小孩對水桶施加的兩個力與一個大人對水桶施加的一個力，就“提起水桶”這一作用效果而言，相同嗎？他們可以相互代替嗎？效果相同等效替換分力合力

一、合力和分力1.合力：假設(shè)一個力單獨作用的效果跟某幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力。2.分力：假設(shè)幾個力共同作用的效果跟某個力單獨作用的效果相同，這幾個力就叫作那個力的分力。二、合力和分力的關(guān)系1.等效性：合力的作用效果與分力的共同作用效果相同，它們在效果上可以相互替代?！暗刃娲?.同體性：各個分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，作用在不同物體上的力不能求合力。3.瞬時性：各個分力與合力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系，某個分力變化了，合力也同時發(fā)生變化。第二部分

力的合成和分解一、力的合成和分解定義效果相同等效替換分力合力

力的合成力的分解1.力的合成：我們把求幾個力的合力的過程叫做力的合成。2.力的分解：我們把求一個力的分力的過程叫做力的分解。二、同一直線上兩個力的合成法則1.兩個力同向合成：F1=4NF2=3N2.兩個力反向合成：F1=4NF2=3N二、同一直線上兩個力的合成法則同一直線上的兩個力的合成法則：反向相減直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則同向相加思考與實驗(1)如果兩個力不在同一直線上，求兩個力的合力是否還遵循直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則？

(2)動手小實驗：利用兩只彈簧測力計、一個重物。如圖做實驗，比較F和F1+F2的關(guān)系，你有何發(fā)現(xiàn)？FF1F2三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律1.實驗器材及方案：

方木板一塊、白紙、彈簧測力計(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個)、細(xì)芯鉛筆。三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律(1)若用一個力F′或兩個力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉伸至相同長度，即力F′與F1、F2共同作用的效果相同，那么F′為F1、F2的合力。(2)用彈簧測力計分別測出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。(3)比較F′與F，若它們的長度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明互成角度的兩個力合成遵從平行四邊形定則。2.實驗原理：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律(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，橡皮條的另一端拴上兩個細(xì)繩套。(3)用兩只彈簧測力計分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結(jié)點伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點的位置及此時兩細(xì)繩的方向。3.實驗步驟：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律(4)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向。(5)改變兩個力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實驗兩次。3.實驗步驟：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律4.數(shù)據(jù)處理：102345N102345N102345N記錄效果記錄方向三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點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力計的讀數(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O點畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。(2)用刻度尺從O點按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測力計的拉力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。4.數(shù)據(jù)處理：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律5.實驗演示：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律

當(dāng)兩個互成角度的兩個力合成時，如果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，這個規(guī)律叫做平行四邊形定則。6.實驗結(jié)論：三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個力的合力F的大小和方向。15NF1F2F53°解析：作圖法求合力大?。篎=15×5N=75N方向：與F1成53°斜向右上方三、探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個力的合力F的大小和方向。解析：計算法求合力F1F2F合由直角三角形可得：方向：斜向右上方與F1成思考與討論(1)F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化?合力什么時候最大,什么時候最小?合力的范圍如何?①F1和F2大小不變時，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減小；②θ＝00時，F(xiàn)合＝F1＋F2

，與兩個力的方向相同，此時合力最大；③θ＝180°時，F(xiàn)合＝｜F1－F2｜，與較大的力方向相同，此時合力最小。思考與討論(2)合力的大小可以小于分力的大小嗎？合力的大小可以等于分力的大小嗎？根據(jù)平行四邊形定則請加以說明。①合力可能大于、等于、小于任一分力；②兩分力F1、F2大小相等，兩個分力的夾角為120度，合力等于分力。思考與討論(3)求以下三種情況的最大值和最小值

①大小為1N、2N、3N三力的合力最大值和最小值？

②大小為2N、2N、2N三力的合力最大值和最小值？

③大小為2N、2N、5N三力的合力最大值和最小值？最大值：三個力同向時，三力合力最大，代數(shù)和相加；最小值：①若一個力在另外兩個力和與差之間，則它們的合力最小值為零；

②若一個力不在另外兩個力與差之間，則合力的最小值等于三個力

中最大的力減去另外兩個力的和四、力的分解

如果在上述力的合成實驗中，先用一個測力計把橡皮條結(jié)點拉至O點，此時的拉力記為F，再用兩個測力計互成角度的將橡皮條拉至同一O點，此時兩測力計的拉力記為F1和F2，那么F1和F2就可以看成F的分力，就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實驗了，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。1.力的分解遵循的法則

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。思考與討論(1)如果有一個力F，沒有其他條件的限制，讓你對其分解，你認(rèn)為能得到幾組分力的情況？F1F1’F2F2’F3F3’F思考與討論(2)如果有一個力F，要求有確定且符合實際的分力，你認(rèn)為應(yīng)該如何分解？

按力所產(chǎn)生的實際作用效果進(jìn)行分解。四、力的分解1.斜拉模型

放在水平地面上的行李箱受到一個斜向上方的拉力F的作用，且F與水平方向成θ角，如圖所示.怎樣把力F按其作用效果分解?它的兩個分力的大小、方向如何？θFF2F1四、力的分解2.斜面上的物體模型

傾角為θ的斜面上放有一個物體，如圖所示。該物體受到的重力G能對物體產(chǎn)生那些效果？應(yīng)當(dāng)怎樣分解重力？分力的大小各是多大？GF2F1θ四、力的分解3.三角支架懸物模型

輕桿AC和BC通過自由轉(zhuǎn)動的鉸鏈拴于墻上，AC桿水平。在它們的連接處C點施加一個豎直向下的力F，應(yīng)當(dāng)怎樣分解F，分力的大小各是多大？ABCθFF1F2觀察與思考

車為什么可以被輕易拉動呢?原因分析原因分析：

當(dāng)合力不變時，大小相等的兩分力隨著夾角的增大而增大，實現(xiàn)“四兩撥千斤”。五、正交分解法FxyOFyFxθ1.定義：把力沿著兩個選定的互相垂直的方向分解正交——相互垂直的兩個坐標(biāo)軸五、正交分解法

是把復(fù)雜的利用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成轉(zhuǎn)化為普通的代數(shù)運(yùn)算，將力的合成化簡為同向或反向或垂直方向。便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來解決力的合成。2.正交分解的目的

正交分解法求合力，運(yùn)用了“欲合先分”的策略，即為了合成而分解，降低了運(yùn)算的難度，是一種重要思想方法。3.正交分解的基本思想五、正交分解法4.正交分解的步驟第三部分

矢量和標(biāo)量矢量和標(biāo)量2.標(biāo)量：在物理學(xué)中，只有大小而沒有方向的物理量叫標(biāo)量。

1.矢量：在物理學(xué)中，既有大小又有方向的物理量叫矢量。

如：位移，力，速度等等如：時間，路程，質(zhì)量，溫度，長度，能量等等矢量運(yùn)算法則：平行四邊形法則標(biāo)量運(yùn)算法則：算術(shù)加法法則課堂小結(jié)力的合成和分解法則力的合成極值力的分解平行四邊形定則Fmax＝F1＋F2；Fmin＝｜F1－F2｜變化F1和F2大小不變時，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減小法則分解平行四邊形定則按照實際作用效果分解課堂練習(xí)1．物體同時受到同一平面內(nèi)三個共點力的作用，下列幾組力的合力可能為零的是（）A．5N、7N、8N B．5N、2N、3NC．1N、5N、10N D．10N、10N、10NABD課堂練習(xí)2．如圖所示為兩個共點力的合力F隨兩分力的夾角θ變化的圖像，則這兩個分力的大小可能為（）A．1N和4N B．2N和3NC．1N和5N D．2N和4NB課堂練習(xí)3．如圖所示，重力為G的小球靜止在斜面上，下列