（全國通用版）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 4 力的合成課件 新人教版必修1.ppt

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4力的合成 第三章相互作用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道共點(diǎn)力的概念 能從力的作用效果上理解合力和分力 2 理解平行四邊形定則 會用圖解法和計(jì)算法求合力 3 知道合力隨分力夾角的變化情況 知道合力的取值范圍 內(nèi)容索引 重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn) 達(dá)標(biāo)檢測檢測評價(jià)達(dá)標(biāo)過關(guān) 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ) 自主預(yù)習(xí) 一 力的合成1 合力與分力當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力的共同作用時(shí) 我們常常可以求出這樣一個(gè)力 這個(gè)力產(chǎn)生的效果跟原來幾個(gè)力的共同效果 這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 原來的幾個(gè)力叫做 2 合力與分力的關(guān)系合力與分力之間的關(guān)系是一種的關(guān)系 合力作用的與分力共同作用的相同 相同 合力 分力 等效替代 效果 效果 3 力的合成 1 定義 求的過程叫做力的合成 2 平行四邊形定則 兩個(gè)力合成時(shí) 以表示這兩個(gè)力的有向線段為 作平行四邊形 這兩個(gè)鄰邊之間的就代表合力的大小和方向 如圖1所示 表示F1與F2的合力 圖1 幾個(gè)力的合力 鄰 對角線 F 邊 二 共點(diǎn)力1 定義 如果幾個(gè)力共同作用在上 或者雖不作用在同一點(diǎn)上 但它們的 這樣的一組力叫做共點(diǎn)力 2 力的合成的平行四邊形定則 只適用于共點(diǎn)力 同一點(diǎn) 延長線交于一點(diǎn) 1 判斷下列說法的正誤 1 合力與原來那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上 2 合力的作用可以替代原來那幾個(gè)力的作用 它與那幾個(gè)力是等效替代關(guān)系 3 合力總比分力大 4 作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力 如果大小相等 方向相反 則這兩個(gè)力一定是共點(diǎn)力 即學(xué)即用 答案 2 兩個(gè)共點(diǎn)力互相垂直 F1 8N F2 6N 則它們的合力F N 合力與F1間的夾角 答案 10 37 重點(diǎn)探究 一 合力與分力的關(guān)系 導(dǎo)學(xué)探究 1 一個(gè)成年人或兩個(gè)孩子均能提起同一桶水 那么該成年人用的力與兩個(gè)孩子用的力的作用效果是否相同 二者能否等效替代 答案作用效果相同 兩種情況下的作用效果均是把同一桶水提起來 能夠等效替代 2 兩個(gè)孩子共提一桶水時(shí) 要想省力 兩個(gè)人拉力間的夾角應(yīng)大些還是小些 為什么 答案夾角應(yīng)小些 提水時(shí)兩個(gè)孩子對水桶拉力的合力的大小等于一桶水所受的重力 合力不變時(shí) 兩分力的大小隨著兩個(gè)力之間夾角的減小而減小 因此夾角越小越省力 答案 知識深化 1 合力與分力的三性 2 合力與分力的大小關(guān)系兩分力大小不變時(shí) 合力F隨兩分力夾角 的增大而減小 隨 的減小而增大 0 180 1 兩分力同向 0 時(shí) 合力最大 F F1 F2 合力與分力同向 2 兩分力反向 180 時(shí) 合力最小 F F1 F2 合力的方向與較大的一個(gè)分力的方向相同 3 合力的取值范圍 F1 F2 F F1 F2 合力可能大于某一分力 可能小于某一分力 也可能等于某一分力 例1關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力與其合力的關(guān)系 下列說法正確的是A 合力的大小隨兩力夾角增大而增大B 合力的大小不能小于分力中最小者C 合力的大小一定大于分力中最大者D 兩個(gè)分力夾角小于180 時(shí) 合力大小隨著夾角的減小而增大 答案 解析 解析在夾角小于180 范圍內(nèi) 合力的大小隨兩力夾角的增大而減小 隨夾角的減小而增大 選項(xiàng)A錯誤 D正確 合力的大小可能比分力大 也可能比分力小 還有可能等于分力 選項(xiàng)B C錯誤 二 合力的求解 1 作圖法 如圖2所示 圖2 2 計(jì)算法 1 兩分力共線時(shí) 若F1 F2兩力同向 則合力F F1 F2 方向與兩力同向 若F1 F2兩力反向 則合力F F1 F2 方向與兩力中較大的同向 2 兩分力不共線時(shí) 可以根據(jù)平行四邊形定則作出力的示意圖 然后由幾何關(guān)系求解對角線 其長度即為合力大小 以下為兩種特殊情況 圖3 圖4 圖5 若 120 則合力大小等于分力大小 如圖5所示 例2楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國自行設(shè)計(jì)建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 如圖6所示 挺拔高聳的208米主塔似一把利劍直刺蒼穹 塔的兩側(cè)32對鋼索連接主梁 呈扇面展開 如巨型琴弦 正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲 假設(shè)斜拉橋中某對鋼索與豎直方向的夾角都是30 每根鋼索中的拉力都是3 104N 那么它們對塔柱形成的合力有多大 方向如何 答案 解析 圖6 答案5 2 104N方向豎直向下 解析把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個(gè)分力 以它們?yōu)猷忂叜嫵鲆粋€(gè)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 下面用兩種方法計(jì)算這個(gè)合力的大小 方法一 作圖法 如圖甲所示 自O(shè)點(diǎn)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1 104N 則OA和OB的長度都是3個(gè)單位長度 量得對角線OC長為5 2個(gè)單位長度 所以合力的大小為F 5 2 1 104N 5 2 104N 方法二 計(jì)算法 如圖乙所示 1 作圖法求合力時(shí) 各個(gè)力的圖示必須采用同一標(biāo)度 并且所選力的標(biāo)度的比例要適當(dāng) 2 平行四邊形定則是矢量運(yùn)算的通用法則 適用于任何矢量的運(yùn)算 針對訓(xùn)練1如圖7所示 兩個(gè)人共同用力將一個(gè)牌匾拉上墻頭 其中一人用了450N的拉力 另一個(gè)人用了600N的拉力 如果這兩個(gè)人所用拉力的夾角是90 求它們的合力 已知sin53 0 8 cos53 0 6 答案 解析 圖7 答案750N 方向與較小拉力的夾角為53 解析設(shè)F1 450N F2 600N 合力為F 由于F1與F2間的夾角為90 根據(jù)勾股定理 得 所以 53 三 多力的合成 1 合成方法 多個(gè)力的合成的基本方法仍是平行四邊形定則 具體做法是先任選兩個(gè)分力求出它們的合力 用求得的結(jié)果再與第三個(gè)分力求合力 直到將所有分力的合力求完 2 三個(gè)力合力范圍的確定 1 最大值 三個(gè)力方向均相同時(shí) 三力合力最大 Fm F1 F2 F3 2 最小值 若一個(gè)力在另外兩個(gè)力的和與差之間 則它們的合力的最小值為零 若一個(gè)力不在另外兩個(gè)力的和與差之間 則它們的合力的最小值等于三個(gè)力中最大的力減去另外兩個(gè)力 例3如圖8所示 表示五個(gè)共點(diǎn)力的有向線段恰分別構(gòu)成正六邊形的兩條鄰邊和三條對角線 已知F1 10N 這五個(gè)共點(diǎn)力的合力大小為A 0B 30NC 60ND 90N 圖8 解析先把F1 F4合成 則F14 F3 再把F2 F5合成 則F25 F3 由幾何關(guān)系可知F3 2F1 20N 所以F合 3F3 60N 答案 解析 針對訓(xùn)練2如圖9所示 在同一平面內(nèi) 大小分別為1N 2N 3N 4N 5N 6N的六個(gè)力共同作用于一點(diǎn) 其合力大小為A 0B 1NC 2ND 3N 圖9 答案 達(dá)標(biāo)檢測 1 合力大小與夾角的關(guān)系 關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)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間夾角的增大而增大 夾角小于180 時(shí) B F大小隨F1 F2間夾角的增大而減小 夾角小于180 時(shí) C F大小一定小于F1 F2中最大者D F大小不能小于F1 F2中最小者 解析合力隨兩分力間夾角的增大而減小 夾角小于180 時(shí) 合力大小的范圍為 F1 F2 F F1 F2 例如 當(dāng)F1 5N F2 6N時(shí) 1N F 11N F可以比F1 F2中的最小者小 也可以比F1 F2中的最大者大 故選項(xiàng)B正確 答案 1 2 3 4 解析 5 2 合力大小范圍 兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F1 15N F2 8N 它們的合力大小不可能等于A 9NB 25NC 8ND 21N 1 2 3 4 5 答案 解析 解析F1 F2的合力范圍是 F1 F2 F F1 F2 故7N F 23N 不在此范圍的是25N 應(yīng)選擇B項(xiàng) 3 兩個(gè)力的合成 有兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力F1和F2 當(dāng)它們的夾角為90 時(shí) 合力為F 它們的夾角變?yōu)?20 時(shí) 合力的大小為 1 2 3 4 答案 解析 5 4 兩個(gè)力的合成 如圖10所示 水平地面上固定著一根豎直立柱 某人用繩子通過柱頂?shù)墓饣ɑ唽?00N的貨物拉住 已知人拉著繩子的一端 且該繩端與水平方向夾角為30 則柱頂所受壓力大小為 1 2 3 4 答案 解析 5 圖10 1 2 3 4 5 解析如圖所示 定滑輪只改變力的方向 不改變力的大小 所以繩的拉力F1 F2 100N 柱頂所受壓力大小 5 多個(gè)力的合成 如圖所示 三個(gè)大小相等的力F 作用于同一點(diǎn)O 則合力最小的是 1 2 3 4 5 答案