2018-2019學年高中物理 第三章 相互作用 3.4 力的合成課件1 新人教版必修1.ppt

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1、4 力 的 合 成,一、合力與分力 當一個物體受到幾個力的共同作用時,我們常?？梢郧?出這樣一個力,這個力產生的_____跟原來幾個力的共同 效果相同,這個力就叫作那幾個力的_____,原來的幾個 力叫作_____。,效果,合力,分力,二、力的合成,1.定義:求_____________的過程叫作力的合成。 2.平行四邊形定則:兩個力合成時,以表示這兩個力的 有向線段為_____作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的 _______就代表合力的大小和方向。 如圖所示,__表示F1與F2的合力。,幾個力的合力,鄰邊,對角線,F,3.多力合成的方法:先求出___________的合力,再求出 這個合力與_

2、________的合力,直到把所有的力都合成 進去,最后得到的結果就是這些力的合力。,任意兩個力,第三個力,三、共點力 1.定義:作用在物體的_________或者延長線_________ 的一組力。 2.力的合成適用范圍:力的合成遵從平行四邊形定則, 只適用于_______。,同一點上,交于一點,共點力,【思考辨析】 (1)合力與分力同時作用在一個物體上。 ( ) (2)由作出的力的平行四邊形定則可知,合力可能小于分力。 ( ) (3)共點力一定作用于物體上的同一點。 ( ),(4)作用于同一物體上的所有的力都是共點力。 ( ) (5)作用于不同物體上的兩個力,只要作用線交于一點,就可以進行

3、力的合成。 ( ),提示:(1)。合力與分力是等效替代關系,不會同時作用在一個物體上。 (2)√。由作出的力的平行四邊形定則可以看出,對角線可能比平行四邊形的邊長長,也可能短,即合力可能大于分力,也可能小于分力,甚至等于分力。 (3)。共點力不一定作用于物體上的同一點,也可能是共點力的作用線交于一點。,(4)。共點力一定作用于同一物體上,但作用于同一物體上的力不一定是共點力,如作用于同一物體上的平行力就不一定是共點力。 (5)。共點力必須是作用在同一個物體上的力,而只有共點力才能進行力的合成。,一 合力與分力的關系 【典例】兩個力F1和F2間的夾角為θ,兩個力的合力為F。以下說法正確的是 導學

4、號28974076( ) A.若F1和F2大小不變,θ角越小,合力F就越小 B.合力F可能比任何一個分力都小,C.合力F總比任何一個分力都大 D.如果夾角θ不變,F1大小不變,只要F2增大,合力F就必然增大,【正確解答】選B。若F1和F2大小不變,θ角越小,合力F越大,故A錯誤;由力的合成方法可知,兩個力合力的范圍|F1-F2|≤F≤F1+F2,所以合力有可能大于任一分力,也可能小于任一分力,還可能與兩個分力都相等,故B正確,C錯誤;如果夾角θ不變,F1大小不變,F2增大,合力可能增大,可能減小,如圖所示,故D錯誤。,【核心歸納】 1.合力與分力的三個性質:,2.合力與分力的大小關系: 兩分力

5、大小不變時,合力F隨兩分力夾角θ的增大而減小,隨θ的減小而增大。 (1)兩分力同向(θ=0)時,合力最大,F=F1+F2,合力與分力同向。,(2)兩分力反向(θ=180)時,合力最小,F=|F1-F2|,合力的方向與較大的一個分力的方向相同。 (3)合力的取值范圍:|F1-F2|≤F≤F1+F2。,【特別提醒】(1)兩分力同向(或反向)時F=F1+F2(F=|F1-F2|),可看作平行四邊形定則在θ=0(和θ=180)時的特例。 (2)合力可以比兩個分力都大,可以比兩個分力都小,也可以介于兩個分力之間或者與其中一個分力相等。,【過關訓練】 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

6、象,則這兩個分力的大小分別為 ( ) A.1 N和4 N B.2 N和3 N C.1 N和5 N D.2 N和4 N,【解析】選B。兩個分力之和為最大值,兩個分力之差為最小值,即F1+F2=5 N,F1-F2=1 N。解得F1=3 N,F2= 2 N,B正確。,【補償訓練】 1.如圖所示,有兩個共點力,一個是F1=40 N,一個是F2,它們的合力是F=100 N,則F2的大小可能是 ( ) A.20 N B.40 N C.80 N D.160 N,【解析】選C。兩個共點力的合力大小的取值范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2。根據以上關系,可以求得F2大小的取值范圍是60 N≤F2

7、≤140 N,故只有選項C正確。,2.同時作用在某物體上的兩個方向相反的力,大小分別為8 N和10 N,在10 N的力逐步減小到零的過程中,兩個力的合力的大小 ( ) A.先減小后增大 B.先增大后減小 C.一直減小 D.一直增大,【解析】選A。當10 N的力減小到8 N時,兩力的合力最小為0,原10 N的力再減小,兩力的合力又將逐漸增大,減小到零時,兩力的合力最大為8 N,故A正確。,二 求合力的方法 考查角度1 作圖法求合力 【典例1】(2018德州高一檢測)2018年1月1日通車的 港珠澳大橋是一座跨海大橋,連接香港大嶼山、澳門半 島和廣東省珠海市,全長為49.968公里,主體工程“

8、海 中橋隧”長35.578公里,其中海底隧道長約6.75公里,,橋梁長約29公里。橋梁采用斜拉索式,如圖假設斜拉橋中對鋼索與豎直方向的夾角都是30,每根鋼索中的拉力都是3104 N,那么它們對塔柱形成的合力有多大?方向如何? 導學號28974077,【正確解答】把兩根鋼索的拉力看成 沿鋼索方向的兩個分力,以它們?yōu)猷?邊畫出一個平行四邊形,其對角線就 表示它們的合力。由對稱性可知,合 力方向一定沿塔柱豎直向下。下面用作圖法求這個合力的大小:自O點引兩根有向線段OA和OB,它們跟豎直方,向的夾角都為30。取單位長度為1104 N,則OA和OB的長度都是3個單位長度。量得對角線OC長為5.2個單位長

9、度,所以合力的大小為F=5.21104 N=5.2 104 N。 答案:5.2104 N 豎直向下,【核心歸納】 作圖法求合力的步驟,【特別提醒】作圖法求合力注意的問題 (1)作圖時要先確定力的標度,同一圖上的各個力必須采用同一標度。 (2)嚴格采用作圖工具作圖,并用測量工具測出力的大小及方向。 (3)作圖時表示分力和合力的有向線段要畫成實線,與分力平行的對邊要畫成虛線,表示力的線段上要畫上刻度和箭頭。,考查角度2 計算法求合力 【典例2】如圖所示,水平橫梁一端A插在墻壁內,另一端裝有一小滑輪B。一輕繩的一端C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質量為m=10 kg的重物,∠CBA =30,

10、則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10 N/kg) 導學號28974078( ),A.50 N B.60 N C.120 N D.100 N,【正確解答】選D。輕繩跨過滑輪, BC段、BD段拉力F1=F2=mg=100 N, 夾角為120,根據平行四邊形定 則,二力合成如圖所示。由于F1=F2,所以平行四邊形為菱形,又因為∠DBG=60,所以△BGD為等邊三角形,所以F1、F2的合力F=F1=F2=100 N,即繩子對滑輪的作用力大小為100 N,選項D正確。,【核心歸納】 1.計算法: (1)可先根據平行四邊形定則做出分力及合力的示意圖。 (2)根據幾何知識求解對角線,即為合力。,

11、2.兩種特殊情況下合力的計算,【特別提醒】計算法求合力時常用到的幾何知識 (1)應用直角三角形中的邊角關系求解。 (2)應用等邊三角形的特點求解。 (3)應用相似三角形的知識求解。,【過關訓練】 (2018龍巖高一檢測)如圖所示, 兩個人共同用力將一個牌匾拉上 墻頭。其中一人用了450 N的拉 力,另一個人用了600 N的拉力,如果這兩個人所用拉力的夾角是90,求它們的合力。(試用兩種方法求合力) 導學號28974079,【解析】解法一:作圖法 如圖所示,用圖示中的線段表示150 N 的力,用一個點O代表牌匾,依題意作 出力的平行四邊形。用刻度尺量出平 行四邊形的對角線長為圖示線段的5倍,故合

12、力大小為F=1505 N=750 N,用量角器量出合力F與F1的夾角θ=53。,解法二:計算法 設F1=450 N,F2=600 N,合力為F。 由于F1與F2間的夾角為90,根據勾股定理,得 F= =750 N, 合力F與F1的夾角θ的正切tan θ= ≈1.33, 所以θ=53。 答案:750 N,方向與較小拉力的夾角為53。,【補償訓練】 物體受兩個大小都等于10 N的拉力作用,且這兩個拉力間的夾角為90,求這兩個力的合力的大小和方向。,【解析】方法一(作圖法):選取1 cm表示5 N,作出兩個力的圖示,再以這兩力的圖示為鄰邊作平行四邊形,如圖所示。,用刻度尺量出對角線的長度約為2

13、.8 cm, 則合力大小為F= 5 N=14.0 N。 用量角器測出合力F的方向與F1夾角為45。 方法二(計算法):作出力的合成的平行四邊形示意圖 如圖所示。,則該平行四邊形為正方形,由幾何知識得合力 F= F1=10 N≈14.0 N, 合力F的方向與F1夾角為45。 答案:14.0 N 方向與F1夾角為45,【拓展例題】考查內容:多力合成 【典例】如圖所示,在同一平面內,大小分別為1 N、 2 N、3 N、4 N、5 N、6 N的六個力共同作用于一點,其合力大小為 ( ) A.0 B.1 N C.2 N D.3 N,【正確解答】選A。先分別求1 N和4 N、2 N和5 N、 3 N和6 N的合力,大小都為3 N,且三個合力互成120角,如圖所示:,根據平行四邊形定則知,圖中三個力的合力為零,即題中所給六個力的最終合力為零。故A正確,B、C、D錯誤。,