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文檔簡介
第4節(jié)力的合成和分解導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.通過實驗探究,得出力的合成與分解遵從的規(guī)律——平行四邊形定則。2.會用作圖法和直角三角形的知識解決共點力的合成與分解問題。3.運用力的合成與分解知識分析日常生活中的相關(guān)問題,培養(yǎng)將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識?!緦W(xué)習(xí)重難點】1.合力與分力的關(guān)系(重點)2.平行四邊形定則及應(yīng)用(重點)3.實驗探究方案的設(shè)計與實驗(重點難點)【知識回顧】一、作用力和反作用力的。2.一個物體對另一個物體施加了力,后一物體一定對前一物體也施加了力,即存在著物體和物體。3.物體間相互作用的這一對力,通常叫做和。二、牛頓第三定律1.內(nèi)容:兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小,方向,作用在直線上。(1)作用力和反作用力的三個特征:①;②;③。(2)作用力和反作用力的四個性質(zhì):①;②;③;④。三、物體受力的初步分析(1)根據(jù)物體的變化來分析和判斷其受力情況;(2)根據(jù)各種力的特點,從相互作用的角度來分析物體受力。明確研究對象按找力已知力必須是接觸力畫,不畫效果力【自主預(yù)習(xí)】一、合力和分力1.共點力:幾個力如果都作用在物體的,或者它們的相交于一點,這幾個力叫作共點力。2.合力與分力:假設(shè)一個力單獨作用的跟某幾個力共同作用的效果相同,這個力就叫作那幾個力的。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。二、力的合成和分解(1)定義:求幾個力的的過程。(2)合成規(guī)律:兩個力合成時,以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的表示合力的大小和方向,這個規(guī)律叫作。(3)多個力的合成:先求出任意兩個力的合力,再求出這個合力跟第三個力的合力,直到將所有的力都合成進(jìn)去。(1)定義:求一個力的的過程。(2)分解規(guī)律:力的分解是力的合成的,同樣遵從。三、矢量和標(biāo)量1.矢量:既有大小又有方向,相加時遵從的物理量。2.標(biāo)量:只有大小,沒有方向,相加時遵從的物理量?!菊n堂探究】認(rèn)識共點力:幾個力若都作用在物體的,或者他們的交于,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?一、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?(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,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,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,它們在效果上可以相互替代。“替代”2.同體性:各個分力是作用在物體上的,分力與合力為物體,作用在不同物體上的力求合力。3.瞬時性:各個分力與合力具有對應(yīng)關(guān)系,某個分力變化了,合力也發(fā)生變化。二、力的合成和分解(一)力的合成和分解定義1.力的合成:我們把求幾個力的合力的過程叫做力的。2.力的分解:我們把求一個力的分力的過程叫做力的。(二)同一直線上兩個力的合成法則1.兩個力同向合成:2.兩個力反向合成:【小結(jié)】同一直線上的兩個力的合成法則:直接加減的運算法則,同向和反向。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)?(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。2.實驗原理:(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,即力F′與F1、F2共同作用的效果,那么F′為F1、F2的。(2)用彈簧測力計分別測出F′和F1、F2的,并記下它們的,作出F′和F1、F2的圖示,以F1、F2的圖示為鄰邊作,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。3.實驗步驟:(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,用鉛筆描下的位置及此時兩細(xì)繩的。(4)只用一只彈簧測力計通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點拉到的位置O,記下彈簧測力計的和細(xì)繩套的。(5)改變兩個力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實驗兩次。4.數(shù)據(jù)處理:(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。5.實驗演示:觀看視頻演示6.實驗結(jié)論: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,這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的和,這個規(guī)律叫做定則。【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。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?(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)平行四邊形定則加以說明。(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?(四)力的分解1.力的分解遵循的法則: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。力的分解是力的合成的。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?(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?【有關(guān)力的分解常見模型】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?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?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?觀察與思考:觀察視頻,思考車為什么可以被輕易拉動呢?(五)正交分解法1.定義:把力沿著兩個選定的的方向分解2.正交分解的目的:是把復(fù)雜的利用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成轉(zhuǎn)化為普通的運算,將力的合成化簡為同向或反向或垂直方向。便于運用普通代數(shù)運算公式來解決力的。3.正交分解的基本思想:正交分解法求合力,運用了“欲合”的策略,即為了合成而,降低了運算的難度,是一種重要思想方法。4.正交分解的步驟:三、矢量和標(biāo)量1.矢量:在物理學(xué)中,既有又有的物理量叫矢量。矢量運算法則:2.標(biāo)量:在物理學(xué)中,只有而沒有的物理量叫標(biāo)量。標(biāo)量運算法則:課堂小結(jié):【自我測評】1.如圖所示,重為100N的物體在水平向左的力F=40N作用下,以初速度v0沿水平面向右滑行。已知物體與水平面的動摩擦因數(shù)為0.4,則此時物體所受的合力為()A.0 B.80N,水平向左C.40N,水平向右 D.40N,水平向左2.如圖所示是斧頭劈木柴的剖面圖,其中BC邊為斧頭背,AB、AC邊為斧頭的刀面。要使斧頭容易劈開木柴,斧頭應(yīng)該()A.BC邊與AB、AC邊都短一些B.BC邊長一些,AB、AC邊短一些C.BC邊短一些,AB、AC邊長一些D.BC邊長一些,AB、AC邊也長一些3.如圖所示,用兩根承受的最大拉力相等、長度不等的細(xì)繩AO、BO(AO>BO)懸掛一個中空鐵球,當(dāng)在球內(nèi)不斷注入鐵砂時,則()A.繩AO先被拉斷B.繩BO先被拉斷C.繩AO、BO同時被拉斷D.條件不足,無法判斷4.如圖所示,完全相同的兩個吊燈,左邊的吊燈只受一個A繩拉力的作用,右邊的吊燈受到B繩和C繩的共同作用,兩燈均處于靜止?fàn)顟B(tài),則下列說法正確的是()A.A繩對燈的拉力與燈重力是等效的B.B、C兩繩對燈的拉力與A繩對燈的拉力等效C.B繩對燈的拉力和C繩對燈的拉力可以看做A繩對燈拉力的分力D.A繩的拉力等于B繩的拉力和C繩的拉力的和5.關(guān)于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()A.F大小隨F1、F2間夾角的增大而減小(夾角小于180°時)B.F大小不能小于F1、F2中最小者C.F1增加10N,F(xiàn)2減少10N,F(xiàn)一定不變D.若F1、F2中的一個力增大,F(xiàn)不一定增大6.如圖所示,質(zhì)量為m的物體在恒力F作用下沿水平地面做勻速直線運動,物體與地面間動摩擦因數(shù)為,則物體受到的摩擦力的大小為()A. B.C. D.7.“探究求合力的方法”的實驗情況如圖所示,其中A為固定橡皮筋的圖釘,O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點,OB和OC為細(xì)繩。關(guān)于此實驗下列說法正確的是()A.兩個分力FOB、FOC的方向一定要垂直B.兩個分力FOB、FOC間夾角要盡量大些C.兩次拉橡皮筋時,需將橡皮筋結(jié)點拉至同一位置D.拉橡皮筋時,彈簧測力計、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行8.在探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律時,先將橡皮條的一端固定在水平木板上,另一端系上帶有繩套的兩根細(xì)繩。實驗時,需要兩次拉伸橡皮條,一次是通過兩細(xì)繩用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條,另一次是用一個彈簧測力計通過細(xì)繩拉橡皮條。(1)下列說法正確的是
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