力的合成和分解課件高一上學(xué)期物理人教版

力的合成和分解物理觀念：能夠從力的作用效果理解合力、分力、力的合成和力的分解?？茖W(xué)思維：理解平行四邊形運算法則和特點，掌握平行四邊形法則，知道它是矢量合成的普遍規(guī)律，知道矢量與標(biāo)量運算法則是不同的。科學(xué)探究：通過演示實驗引出合力和分力的概念，了解物理學(xué)常用的方法—等效替代法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過力的合成和分解的學(xué)習(xí)，感受對立統(tǒng)一的觀點在物理學(xué)中的意義；通過實驗培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神。重點：(1)合力與分力的關(guān)系。(2)平行四邊形定則及應(yīng)用。難點：實驗探究方案的設(shè)計與實驗。

如果蜘蛛網(wǎng)上的一根絲斷了，網(wǎng)會倒向哪邊？

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？

例如，兩個小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止；一個大人單獨向上用力F也能提著這桶水，讓水桶保持靜止。

生活中常常見到這樣的事例：一個力的單獨作用與兩個或者更多力的共同作用，其效果相同。一、合力與分力一個力(F)作用的效果跟幾個力(F1、F2……)共同作用的效果相同，這個力(F)叫做那幾個力的合力。那幾個力叫做這個力的分力。不是物體又多受了一個合力2.關(guān)系：等效替代關(guān)系1.定義：一、合力與分力1.一條直線上的力的合成F2F1F=F1+F2F2F1F=F1-F2二力同向二力反向F=F1+F2

F=|F1－F2|同向相加，反向相減，結(jié)論：求幾個力的合力的過程叫做力的合成二、力的合成F1F2互成角度的兩個力怎樣求合力？還能直接相加減嗎？方木板、白紙、彈簧秤（兩個）、橡皮條、細(xì)繩、量角器、刻度尺、圖釘（幾個）。怎樣設(shè)計才能使“合力”和“分力”產(chǎn)生的效果相同，且既比較準(zhǔn)、又比較容易呢？2.實驗：探究力的合成方法二、力的合成如圖甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長度為GE。在圖乙中，用手通過兩個彈簧測力計共同拉動小圓環(huán)。小圓環(huán)受到拉力F1、F2的共同作用，處于O點，橡皮條伸長的長度為EO。撤去F1、F2，改用一個力F單獨拉住小圓環(huán)，仍使它處于O點（圖丙）。由于兩次橡皮條伸長到相同位置，力F單獨作用與F1、F2共同作用的效果一樣，所以F等于F1、F2的合力。實驗操作：二、力的合成(1)由紙上O點出發(fā)，用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F（三個力的方向沿著各自拉線的方向，三個力的大小由彈簧測力計讀出）。(3)用作圖工具進(jìn)行檢驗，并改變拉力F1和F2的大小和方向，重做上述實驗，檢驗所圍成的圖形是不是平行四邊形。(2)三個力的大小和方向有什么關(guān)系？我們用虛線把拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，能看到所圍成的形狀像是一個平行四邊形（圖丁），但這只是猜想。數(shù)據(jù)處理：(4)得出實驗結(jié)論二、力的合成①使用時彈簧秤先校零，與板面平行.②在滿足合力不超過彈簧秤量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差.③畫力的圖示時，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外.要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力.④在同一次實驗中，橡皮條拉長的結(jié)點O位置一定要相同.注意事項:二、力的合成用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代表合力的大小和方向。這個法則叫做平行四邊形定則。F大?。簶?biāo)度方向：角度θF1F2O3.力合成的平行四邊形定則計算：二、力的合成15NF1F2F53°F=15×5N=75N方向:4.平行四邊形定則的應(yīng)用例1

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。大小:與F1成53°斜向右上方根據(jù)平行四邊形定則，作力的合成圖示如圖。F1F2F合由勾股定理可得θ與F1成tanθ=4/3斜向右上方方法1：方法2：根據(jù)平行四邊形定則，作力的合成示意圖如圖。方向:大小:作圖法計算法二、力的合成5.合力與分力的大小關(guān)系動畫二、力的合成（1）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。（2）當(dāng)兩個分力方向相同時（夾角為0°）合力最大，F(xiàn)＝F1+F2

合力與分力同向；（4）當(dāng)兩個分力方向相反時（夾角為180°）合力最小，F(xiàn)＝︱F1-F2︱合力與分力F1

、F2中較大的同向。（5）合力大小范圍︱F1-F2︱≤F≤F1+F2（6）合力可能大于、等于、小于任一分力．注意：同一直線上力的合成是平行四邊形定則應(yīng)用的特例。小結(jié)：合力與分力的大小關(guān)系二、力的合成例2

兩個大小不變的共點力F1、F2與其合力F的關(guān)系，下列說法中正確的是_________(1)分力與合力同時作用在物體上(2)分力同時作用于物體時產(chǎn)生的效果與合力單獨作用于物體時產(chǎn)生的效果相同(3)F的大小隨F1、F2間夾角的增大而增大(4)F的大小隨F1、F2間夾角的增大而減小(5)F的大小一定大于F1、F2中的最大者(6)F的大小不能小于F1、F2中的最小者(2)(4)二、力的合成例3兩個共點力的合力最大值為35N，最小值為5N，則這兩個力的大小分別為______N和______N;若這兩力的夾角為90°，則合力的大小為______N．152025二、力的合成F1F2F3F4F12F123F1234

先求出兩個力的合力，再求出這個合力跟第三個力的合力，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(1)逐個合成法6.多個力的合成二、力的合成(2)三個力合力范圍的確定①最大值：當(dāng)三個力方向相同時，合力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2＋F3.②最小值：若其中兩個較小的分力之和(F1＋F2)≥F3時，合力的最小值為零，即Fmin＝0；若其中兩個較小的分力之和(F1＋F2)<F3時，合力的最小值為Fmin＝F3－(F1＋F2)．③合力的取值范圍：Fmin≤F≤F1＋F2＋F3.二、力的合成例4

求下列各組三個力的合力范圍:(1)4N、8N、15N(2)4N、8N、10N(3)6N、6N、1N(4)8N、4N、3N3～27N0～22N0～13N1～15N

二、力的合成

如果幾個力共同作用產(chǎn)生的效果與一個力單獨作用產(chǎn)生的效果相同，那么這幾個力就叫那一個力的分力.力的合成力的分解分力合力力的分解是力的合成的____運算，遵守_______________.平行四邊形定則逆三、力的分解(合力)(分力)(分力)1.力的分解與合成的關(guān)系F如果沒有條件限制，

一個力可以有_____種不同的分解。無數(shù)2.無條件限制下的力分解三、力的分解地面上物體受到斜向上的拉力F，拉力F一方面使物體沿水平地面前進(jìn)，另一方面向上提物體，因此拉力F可分解為水平向前的力F1和豎直向上的力F2，F(xiàn)1＝Fcosθ，F(xiàn)2＝Fsinθ放在斜面上的物體的重力產(chǎn)生兩個效果：一是使物體具有沿斜面下滑的趨勢；二是使物體壓緊斜面；相當(dāng)于分力F1、F2的作用，F(xiàn)1＝mgsinα，F(xiàn)2＝mgcosα3.實際問題中的力分解質(zhì)量為m的光滑小球被豎直擋板擋住而靜止于斜面上時，其重力產(chǎn)生兩個效果：一是使球壓緊擋板，相當(dāng)于分力F1的作用；二是使球壓緊斜面，相當(dāng)于分力F2的作用，F(xiàn)1＝mgtanα，實際問題中，根據(jù)力的作用_____進(jìn)行分解，才能有效的解決問題。效果三、力的分解A、B兩點位于同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m的物體被AO、BO兩繩拉住，其重力產(chǎn)生兩個效果：一是使物體拉AO繩，相當(dāng)于分力F1的作用；二是使物體拉BO繩，相當(dāng)于分力F2的作用，F(xiàn)1＝F2＝質(zhì)量為m的光滑小球被懸線掛靠在豎直墻壁上，其重力產(chǎn)生兩個效果：一是使球垂直壓緊墻面，相當(dāng)于分力F1的作用；二是使球拉線，相當(dāng)于分力F2的作用，F(xiàn)1＝mgtanα，用斧頭劈柴時，力F產(chǎn)生的作用效果為垂直于兩個側(cè)面向外擠壓接觸面，相當(dāng)于分力F1、F2的作用，且F1＝F2＝F2sinα2三、力的分解例5為什么高大的橋梁都要建造很長的引橋?引橋引橋

大橋的引橋一般都造得很長，橋面傾角α就小，重力沿斜面下滑的分力Fx＝mgsinα也小，車輛容易上坡。解析：三、力的分解纜車的重力產(chǎn)生兩個效果：對兩側(cè)索道產(chǎn)生拉伸的作用。Gαα例6如果讓你來處理索道的技術(shù)問題，請問索道設(shè)計的繃直一些好，還是松一些好?解析：F2F1索道受到的拉力F1＝F2＝索道繃的越直，與水平線的夾角越小，纜車對索道的拉力越大，索道越容易斷裂，危險性越大。所以索道設(shè)計的松一些好。三、力的分解

力是矢量，力的合成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。位移也是矢量，位移的合成是否也要按平行四邊形定則運算呢？如圖，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。在整個運動過程中，這個人的位移是AC，AC是合位移，可見位移的合成符合平行四邊形定則。平行四邊形定則是矢量合成的普遍法則。既有大小又有方向的物理量，合成時遵從平行四邊形定則。位移（x）、速度（v）、加速度（a）、力（F）等質(zhì)量、路程、功、電流等有大小沒有方向的物理量，合成時遵從算術(shù)相加法則。1.矢量：2.標(biāo)量：例：例：四、矢量、標(biāo)量的合成1.兩個共點力，大小都是50N，如果要使這兩個力的合力也是50N，這兩個力之間的夾角應(yīng)為（）A．30°B．60°C．120°D．150°C答案2.兩個共點力的夾角θ固定不變，其合力為F，當(dāng)其中一力增大時，下述正確的是（

）A.F一定增大；

B.F一定減小C.F可能增大，也可能減小D.當(dāng)0＜θ＜90°時，F(xiàn)一定減小。C答案3.關(guān)于合力與分力，下列說法正確的是（

）A.合力的大小一定大于每個分力的大??；B.合力的大小至少大于其中的一個分力；C.合力的大小可以比兩個分力都大，也可以比兩個分力都小；D.合力不可能與其中的一個分力相等C答案4.如圖所示，挑水時水桶上繩子連接狀態(tài)分別如圖中a、b、c三種情況．下列說法中正確的是(

)A．a(chǎn)狀態(tài)繩子受力大容易斷B．b狀態(tài)繩子受力大容易斷C．c狀態(tài)繩子受力大容易斷D．a(chǎn)、b、c三種狀態(tài)繩子受力都一樣桶的重力產(chǎn)生兩個效果，即沿繩子的兩個分力，由平行四邊形定則可知，繩子的夾角越大，繩子的分力越大，a繩夾角最大，故A正確．A