高一物理教科版必修1 第1部分 第二章 第5節(jié)《力的合成》課件

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二章 第5節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 知識點(diǎn)一 知識點(diǎn)二 考向一 考向二 考向三 應(yīng)用創(chuàng)新演練 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時跟蹤訓(xùn)練 知識點(diǎn)三 1 一個力的作用效果 跟幾個力共同作用的效果相同 就稱這個力為那幾個力的合力 2 求幾個力的合力叫做力的合成 3 如果用表示兩個共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形 那么合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來 這叫做力的平行四邊形定則 4 如果幾個力同時作用在物體的同一點(diǎn)或者它們的作用線相交于同一點(diǎn) 則這幾個力叫做共點(diǎn)力 力的合成 自學(xué)教材 1 合力與分力如果力F的作用效果與力F1和F2共同作用的效果相同 我們就稱F為F1和F2的合力 F1和F2為F的分力 2 力的合成 1 定義 求幾個力的的過程 2 實(shí)質(zhì) 力的合成是一種的方法 即用一個力去替代幾個共同作用的力 替代后產(chǎn)生的作用效果與原來相同 合力 等效替代 3 共點(diǎn)力作用于物體上同一點(diǎn) 或者力的相交于同一點(diǎn)的幾個力 作用線 重點(diǎn)詮釋 1 合力與分力的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 2 合力與分力的同體性用于求合力的各個分力必須是作用在同一物體上的力 作用在不同物體上的力是不能求合力的 求得的合力也作用在分力作用的物體上 3 合力與分力的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 1 關(guān)于幾個力與其合力 下列說法正確的是 A 合力的作用效果跟原來那幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同B 合力與原來那幾個力同時作用在物體上C 合力的作用可以替代原來那幾個力的作用D 求幾個力的合力遵循力的平行四邊形定則 解析 合力與分力是 等效替代 的關(guān)系 即合力的作用效果與幾個分力共同作用時的作用效果相同 合力的作用效果可以替代這幾個分力的作用效果 不能認(rèn)為合力與分力同時作用在物體上 所以A C正確 B不正確 求合力應(yīng)遵循力的平行四邊形定則 所以D正確 答案 ACD 實(shí)驗(yàn) 探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律 自學(xué)教材 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄亢狭εc分力的關(guān)系 2 實(shí)驗(yàn)原理利用等效替代法 將橡皮條筋一端固定 另一端用兩個力F1 F2拉 使其伸長一定長度 再用一個力F作用于橡皮筋的同一點(diǎn) 使其沿同一方向伸長同樣的長度 那么F與F1 F2的作用效果相同 若記下F1 F2的大小和方向 畫出各個力的圖示 就可以研究F與F1 F2的關(guān)系了 3 實(shí)驗(yàn)器材白紙 木板 橡皮筋 細(xì)繩 刻度尺 彈簧測力計 鉛筆 滑輪 若干 圖釘 若干 4 實(shí)驗(yàn)步驟 1 在水平放置的圖板上固定一張白紙 將橡皮筋的一端固定在圖板上的K點(diǎn)處 橡皮筋的自然長度為KE 如圖2 5 1 a 所示 2 讓橡皮筋在互成120 的兩個彈簧測力計的共同作用下沿KE方向由E點(diǎn)伸長至O點(diǎn) 此時彈簧測力計的示數(shù)分別為F1和F2 做出F1和F2的圖示 如圖 b 所示 撤去F1和F2 用一個彈簧測力計直接拉著橡皮筋沿KE伸長到O點(diǎn) 此時彈簧測力計的示數(shù)為F 如圖 c 所示 在同一張紙上作出F的圖示 3 改變F1和F2的大小和方向 重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)和作圖 5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論用表示兩個共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形 那么合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來 這叫做力的平行四邊形定則 重點(diǎn)詮釋 1 共點(diǎn)的兩個力F1 F2的合力F的大小與它們的夾角 有關(guān) 夾角 越大 合力越小 夾角 越小 合力越大 F1與F2同向時合力最大 F1與F2反向時合力最小 合力大小的取值范圍是 F1 F2 F F1 F2 2 三個共點(diǎn)力的合成 三個力共線且同向時 其合力最大 為F1 F2 F3 最小值 a 當(dāng)其中兩個較小分力之和F1 F2大于等于第三個分力F3時 合力F最小值為零 即Fmin 0 b 如果其中兩較小分力之和F1 F2 F3時 合力最小值Fmin F3 F1 F2 合力的取值范圍Fmin F Fmax 2 作用在某物體上的兩個力 大小分別為6N和8N 則它們的合力最大值和最小值分別是 A 14N和2NB 14N和0C 48N和2ND 48N和0解析 當(dāng)兩個力同向時 合力最大 Fmax F1 F2 14N 當(dāng)兩個力反向時 合力最小 Fmin F2 F1 2N 故選項(xiàng)A對 答案 A 互成直角的兩個力的合成 圖2 5 2 2 求多個共點(diǎn)力的合力的方法先求任意兩個力的合力 再求這個合力與第三個力的合力 依次進(jìn)行 最終求得全部共點(diǎn)力的合力 3 矢量合成規(guī)律矢量既有又有 在合成時都遵循平行四邊形定則 大小 方向 自學(xué)教材 重點(diǎn)詮釋 1 兩種特殊情況下合力的計算方法 圖2 5 3 2 力的三角形作圖法三角形定則 在求共點(diǎn)力的合成時 有時為了方便 往往使用三角形定則 而不是使用平行四邊形定則 例如 將如圖2 5 4甲中的兩個力F1和F2用平行四邊形定則合成為合力F時 將F1始端平移到F2的末端形成圖乙 這樣F1和F2與合力F圍成一個閉合的三角形 圖2 5 4三角形定則是平行四邊形定則的延伸和推廣 在實(shí)際應(yīng)用中有著特殊的作用 比如求極值 判斷三力是否構(gòu)成合力 分力關(guān)系等 圖2 5 5 3 如圖2 5 5所示 物體受到大小相等的兩個拉力的作用 每個拉力均為200N 二之間的夾角為60 求這兩個拉力的合力 答案 346 4N 方向與F1 F2的夾角均為30 對合力與分力關(guān)系的理解 例1 關(guān)于合力與分力的說法中 正確的是 A 合力與分力同時作用在物體上B 分力同時作用于物體時共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時產(chǎn)生的效果是相同的C 合力可能大于分力的大小 也可能小于分力的大小D 合力與分力是一對平衡力 思路點(diǎn)撥 解答該題應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 合力與分力具有同體性 2 合力與分力具有等效性 3 合力隨兩分力夾角的增大而減小 解析 合力的作用效果與它的分力共同的作用效果相同 它們并不是同時作用在物體上 如當(dāng)物體受到合力作用時 分力則是按效果命名的 沒有施力物體 是不存在的 如幾個分力是同時作用在物體上的 則合力是按效果得出的 也不是物體受到的 是不存在的 更談不上是平衡力 A D項(xiàng)錯誤 B項(xiàng)正確 兩分力大小一定時 分力間的夾角越大 合力越小 在夾角未定的情況下 合力與分力的大小關(guān)系不能確定 C項(xiàng)正確 答案 BC 借題發(fā)揮 合力與分力是一種等效替代的關(guān)系 合力的大小一般不等于兩個分力的大小之和 合力的大小可能大于每個分力的大小 也可能小于每一個分力的大小 還可以與某一個分力大小相等 1 如圖2 5 6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 圖2 5 6 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 解析 A繩產(chǎn)生的效果是使燈吊在空中 B C兩繩產(chǎn)生的效果也是使燈吊在空中 所以A繩的拉力和B C繩的拉力是等效的 可以相互替代 B C兩繩的拉力可以看做A繩拉力的分力 而A繩拉力可以看做B C兩繩拉力的合力 答案 BC 合力大小的計算 圖2 5 7 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)計建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 如圖2 5 7所示 挺拔高聳的208米主塔似一把利劍直刺穹蒼 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 思路點(diǎn)撥 解析 把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個分力 以它們?yōu)猷忂叜嫵鲆粋€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 下面用兩種方法計算這個合力的大小 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是30 取單位長度為1 104N 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個單位長度 所以合力的大小為F 5 2 1 104N 5 2 104N 答案 5 2 104N方向豎直向下 借題發(fā)揮 求解兩力夾角為特殊角時的合力是常見題目 1 用作圖法求合力時 須嚴(yán)格用同一標(biāo)度作出力的圖示 作出規(guī)范的平行四邊形 2 用計算法求合力時 只須作出力的示意圖 對平行四邊形的作圖要求也不太嚴(yán)格 重點(diǎn)是利用數(shù)學(xué)方法求解 2 兩個大小相等的共點(diǎn)力F1和F2 當(dāng)它們的夾角為90 時 合力大小為F 如果它們的夾角為60 時 合力為多大 求多個力的合力 例3 物體同時受到同一平面內(nèi)三個共點(diǎn)力的作用 下列幾組力的合力不可能為零的是 A 5N 7N 8NB 5N 2N 3NC 1N 5N 10ND 10N 10N 10N 思路點(diǎn)撥 先判斷任意兩個力的合力范圍 若第三個力在這個范圍內(nèi) 則這三個力的合力即可能為零 解析 三力合成 若前兩個力的合力可與第三個力大小相等 方向相反就可以使這三個力合力為零 只要使其第三個力在其他兩個力合力范圍內(nèi) 就可能使合力為零 即第三個力F3滿足 F1 F2 F3 F1 F2 分析選項(xiàng)A B C D各組力中前兩個力合力范圍 只有C中的三個力不滿足上述關(guān)系 即選項(xiàng)C中的三個力的合力不可能為零 答案 C 借題發(fā)揮 1 無論物體受多少個力作用 所有力同向作用時 物體所受合力最大 2 如果多個力的合力能為零 則合力的最小值為零 3 若多個力的合力不能為零 則最大的力與其余力同向時的合力之差 即為合力的最小值 3 已知三個分力的大小依次為3N 5N 9N 關(guān)于這三個分力的合力大小 下面給出了四個值 0N 1N 5N 18N 其中可能的是 A 只有 B 只有 C 只有 D 只有 解析 如果這三個力中任意兩個力的和大于第三個力 則合力的范圍是 0 F F1 F2 F3 如果這三個力中兩個最小的力的和小于第三個力 則合力的最小值不可能為零 3N 5N 9N 因此 不可能 3N 5N 9N 17N為最大值 錯 答案 A 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全