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高中物理4 力的合成和分解教学演示课件ppt
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这是一份高中物理4 力的合成和分解教学演示课件ppt，文件包含34《力的合成和分解》课件pptx、34《力的合成和分解》同步练习docx、34《力的合成和分解》教案doc等3份课件配套教学资源，其中PPT共42页， 欢迎下载使用。
观察下面的图片，结合生活实际，想一想，两个小孩分别用F1、F2 共同提着一个水桶水桶静止；一个大人单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止。这两次力的“效果”相同吗？他们可以相互替代吗？
合力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的力。分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力共同作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。在提水的问题中，F等于F1、F2的合力，F1、F2 可以看成F的分力
合力和分力的关系等效性：合力与分力产生的效果相同，可以等效替代同体性：各个分力作用在同一物体上，作用在不同物体上的力不能求合力瞬时性：各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力改变，合力也同时变化
例题1（多选题）关于分力与合力，下列说法中正确的是（ ）A.分力和合同时作用在同一物体上B.分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的C.若两个分力的大小分别为2N和5N，则合力可能是10ND.质点同时受三个力而静止，其中一个力大小为7N，另外两个力的合力大小一定是7N
分析：A.分力和合力关系是等效替代，不是实际存在，则不可能同时作用在物体，故A错；B.合力与分力的关系时等效替代的关系，等效说的就是相同的作用效果，故B正确；C.若两个分力大小分别为2N和5N，合力的取值范围是3N
分析：在水平地面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，水平方向受水平向左的拉力、水平向左的摩擦力。水平向左的拉力F=20N，摩擦力f=μN=20N，所以合力大小为F合=(20+20)N= 40N，方向水平向左。
例题3（单选题）如图所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F1=4N，F2= 8N，物体处于静止。如果将水平力F增加5N，则（ ）A.物体M仍处于静止 B.物体M受到的合力方向向左C.物体M受到的合 力方向向右 D.物体M受到的摩擦力等于5N
分析：当物体在水平方向受到三个力的作用，即F1=4N、F2=8N和摩擦力的作用时，根据平衡条件可以知道静摩擦力F1与同向，大小为4N，所以最大静摩擦力大于4N，将水平力F1大小增加5N，变为9N，方向不变，则二力的合力为1N，小于最大静摩擦力，所以物体仍处于静止状态，根据平衡条件可以知道静摩擦力与F2同向，大小为1N，故A正确。
力的合成：我们把求几个力的合力的过程叫做力的合成力的分解：把求一个力的分力的过程叫做力的分解
探究互成角度的力的合成规律
实验过程（1）仪器安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。并用橡皮条的一-端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如下图所示
（2）操作与记录：①两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置0。用铅笔描下结点0的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数F1、F2。 如图甲所示。
实验过程②一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到前面相同的位置0，记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向，如图乙所示
理论依据：一个弹簧测力计单独作用和两个弹簧测力计共同作用的效果是一样的，都能使橡皮条被拉到相同的位置0点，即它们是合力与分力的关系实验结果分析：画出F、F1、F2，看看三者是什么关系
平行四边形定则：经过多次的实验探究我们会发现，求两个力的合成，如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则
三角形定则求两个互成角度的共勋F1、F的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，把F1、F2 的另外两端连接起来，则此线就表示合力的大小和方向
力的合成注意事项1.力的合成是唯一的；2.只有同一物体所受的力才可合成；3.不同性质的力也可以合成；4.分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力
力的分解也遵从平行四边形定则。如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。也就是说，同一个力F可以分解为无数对大小向不同的分力。
计算法：两分力共线同向：合力大小为F= F1 + F2方向与F1和F2的方向相同反向： F=|F1- F2|合力大小为向与F1和F2中较大的力的方向相同
两个力合力的取值范围：|F1 - F2|≤F≤F1+ F2
画图法：两分力不共线可以先根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力
两个共点力的合成：|F1-F2|≤F≤F1+F2当两个力反向时，力最小为：|F1-F2|当两力同向时，力最大为：F1+ F2两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，合力一定时，两等大分力的夹角越大，两分力越大。合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。
三力合成的方法第一步：求解其中两个力的合力第二步：与第三个力进行合成三个共点力的合力范围最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax = F1+ F2+ F3最小值：如果|F1一F2|≤F3≤F1 + F2，则其合力的最小值为零，即Fmin=0，如果F3不在该范内，则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值，即Fmin= F1-|F2+ F3| (F1为三个力中最大的力)
按照力的作用效果分解力第一步：根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向第二步：再根据两个实际分力的方向画出平行四边形第三步：最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小
力的正交分解法（1）建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点建立直角坐标系，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上（2）正交分解各力：即将每一一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图所示
例题4（单选题）力是矢量， 它的合成与分解遵守平行四边形定则，以下关于大小分别为10N和7N的两个力的合力正确的是（ ）A.合力不可能为4N B.合力不可能为10NC.合力一定为17N D.合力可能为12N
分析：当夹角为零时合力最大，最大值为10N+7N=17N；当夹角180°时合力最小，最小值为10N-7N=3N；故合力介于3N至17N之间，故D符合题意。
例题5（单选题）下列哪组力作用在物体上不能使物体做匀速直线运动（ ）A.3N, 4N, 8N B.3N, 5N, 5NC.2N, 4N, 6N D.6N, 7N, 9N
分析：要使三力的合力为零，则应满足任意两力之和大于第三力，任意两力之差小于第三力；而A中两最小力的合力只有7N，小于8N，故A合力不可能为零，故A不能使物体做匀速直线运动，而其他各项均有可能合力为零。
例题6（单选题）有三个共点力，大小分别是2N、4N和5N，则它们的合力大小（ ）A 最大为10N B 最为1NC 可能为12N D 可能为0
分析：当三个力同向时， 合力最大，为2N +4N +5N = 11N, 2N、4N的合力为2N到6N，则第三个力在这两个力的合力范围内，则三个力合力最小值为0；由上分析可知，故ABC错误，D正确。
矢量在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量，如位移、速度标量在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量，如质量、温度
高中常见的矢量与标量矢量有:力、速度、加速度、位移、冲量、动量、电场强度、磁感应强度等标量有:路程、功、动能、势能、功率、质量、密度、电势、电量、电流、电压、磁通量等
例题8（多选题）下列物理量中，属于矢量的是（ ）A.位移 B.路程C.速度 D.加速度
分析：位移、速度和加速度都既有大小又有方向，是矢量，故ACD正确；B.路程只有大小，没有方向，是标量，故B错误。
例题9（单选题）现有有八个描述运动的物理量: a.位移、b.路程、c.瞬时速度、d.平均速度、e.时间、f.速率、g.速度变化量、h.加速度,请把不是矢量的物理量全部选出来,你认为选择正确的是（ ）A.be B.bef C.bdef D.befg
分析：矢量是既有大小又有方向的物理量，位移、瞬时速度、平均速度、速度变化量、加速度都是矢量，而路程、时间和速率都是只有大小，没有方向的标量，故acdgh为矢量，bef不是矢量。本题选不是矢量的物理量，故选: B
例题10（单选题）下列物理量中属 于矢量的是（ ）A.位移、时间、速度、弹力 B.速度、速度变化、加速度、合力C.加速度、速率、速度、平均速度 D.路程、时间、位移、平均速度
分析：A.时间是标量，位移、速度、弹力是矢量，故A错误；B.速度、速度变化、加速度、合力都是矢量，故B正确；C.速率是标量，加速度、速度、平均速度是矢量，故C错误；D.路程、时间是标量，位移、平均速度是矢量，故D错误。
2.（解答题）重为50N 的物体与竖直墙壁的动摩擦因数为0.4，若用斜向上与水平面成θ =53°的推力F= 50N托住物体，物体处于静止，如图所示.这时物体受到的摩擦力是多少？要使物体能匀速下滑，推力F的大小应变为多大？ (sin53°=0.8 cs53°=0.6)
分析：物体静止时，在竖直方向有G=Fsin53°+f 解得f=G-Fsin53°= 10N；物体匀速下滑时，在竖直方向有G= F’sin53°+μF’cs53°；解得F'=G/(sin53 °+ucs53 °)=48.1N
答案：10N，48.1N
3.（计算题）如图所示，一个重为100N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间，已知球心0与A点的连线与竖直方向成θ角，且0=60°，所有接触点和面均不计摩擦。试求小球对墙面的压力F1和对A点压力F2？
一、合力和分力合力与分力产生的效果相同，可以等效替代
二、力的合成与分解平行四边形定则、三角形定则
成功的花，人们只惊慕她现时的明艳！然而当初它的芽儿，浸透了奋斗的泪泉，洒遍了牺牲的血雨。
观察下面的图片，结合生活实际，想一想，两个小孩分别用F1、F2 共同提着一个水桶水桶静止；一个大人单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止。这两次力的“效果”相同吗？他们可以相互替代吗？
合力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的力。分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力共同作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。在提水的问题中，F等于F1、F2的合力，F1、F2 可以看成F的分力
合力和分力的关系等效性：合力与分力产生的效果相同，可以等效替代同体性：各个分力作用在同一物体上，作用在不同物体上的力不能求合力瞬时性：各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力改变，合力也同时变化
例题1（多选题）关于分力与合力，下列说法中正确的是（ ）A.分力和合同时作用在同一物体上B.分力作用于物体上共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的C.若两个分力的大小分别为2N和5N，则合力可能是10ND.质点同时受三个力而静止，其中一个力大小为7N，另外两个力的合力大小一定是7N
分析：A.分力和合力关系是等效替代，不是实际存在，则不可能同时作用在物体，故A错；B.合力与分力的关系时等效替代的关系，等效说的就是相同的作用效果，故B正确；C.若两个分力大小分别为2N和5N，合力的取值范围是3N
分析：在水平地面上向右运动，竖直方向受重力、支持力，水平方向受水平向左的拉力、水平向左的摩擦力。水平向左的拉力F=20N，摩擦力f=μN=20N，所以合力大小为F合=(20+20)N= 40N，方向水平向左。
例题3（单选题）如图所示，物体M放在水平面上受到两个水平力的作用，F1=4N，F2= 8N，物体处于静止。如果将水平力F增加5N，则（ ）A.物体M仍处于静止 B.物体M受到的合力方向向左C.物体M受到的合 力方向向右 D.物体M受到的摩擦力等于5N
分析：当物体在水平方向受到三个力的作用，即F1=4N、F2=8N和摩擦力的作用时，根据平衡条件可以知道静摩擦力F1与同向，大小为4N，所以最大静摩擦力大于4N，将水平力F1大小增加5N，变为9N，方向不变，则二力的合力为1N，小于最大静摩擦力，所以物体仍处于静止状态，根据平衡条件可以知道静摩擦力与F2同向，大小为1N，故A正确。
力的合成：我们把求几个力的合力的过程叫做力的合成力的分解：把求一个力的分力的过程叫做力的分解
探究互成角度的力的合成规律
实验过程（1）仪器安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。并用橡皮条的一-端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如下图所示
（2）操作与记录：①两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置0。用铅笔描下结点0的位置和两条细绳套的方向,并记录弹簧测力计的读数F1、F2。 如图甲所示。
实验过程②一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到前面相同的位置0，记下弹簧测力计的读数F和细绳套的方向，如图乙所示
理论依据：一个弹簧测力计单独作用和两个弹簧测力计共同作用的效果是一样的，都能使橡皮条被拉到相同的位置0点，即它们是合力与分力的关系实验结果分析：画出F、F1、F2，看看三者是什么关系
平行四边形定则：经过多次的实验探究我们会发现，求两个力的合成，如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作平行四边形定则
三角形定则求两个互成角度的共勋F1、F的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出，把F1、F2 的另外两端连接起来，则此线就表示合力的大小和方向
力的合成注意事项1.力的合成是唯一的；2.只有同一物体所受的力才可合成；3.不同性质的力也可以合成；4.分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力
力的分解也遵从平行四边形定则。如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。也就是说，同一个力F可以分解为无数对大小向不同的分力。
计算法：两分力共线同向：合力大小为F= F1 + F2方向与F1和F2的方向相同反向： F=|F1- F2|合力大小为向与F1和F2中较大的力的方向相同
两个力合力的取值范围：|F1 - F2|≤F≤F1+ F2
画图法：两分力不共线可以先根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力
两个共点力的合成：|F1-F2|≤F≤F1+F2当两个力反向时，力最小为：|F1-F2|当两力同向时，力最大为：F1+ F2两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，合力一定时，两等大分力的夹角越大，两分力越大。合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。
三力合成的方法第一步：求解其中两个力的合力第二步：与第三个力进行合成三个共点力的合力范围最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax = F1+ F2+ F3最小值：如果|F1一F2|≤F3≤F1 + F2，则其合力的最小值为零，即Fmin=0，如果F3不在该范内，则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值，即Fmin= F1-|F2+ F3| (F1为三个力中最大的力)
按照力的作用效果分解力第一步：根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向第二步：再根据两个实际分力的方向画出平行四边形第三步：最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小
力的正交分解法（1）建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点建立直角坐标系，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上（2）正交分解各力：即将每一一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图所示
例题4（单选题）力是矢量， 它的合成与分解遵守平行四边形定则，以下关于大小分别为10N和7N的两个力的合力正确的是（ ）A.合力不可能为4N B.合力不可能为10NC.合力一定为17N D.合力可能为12N
分析：当夹角为零时合力最大，最大值为10N+7N=17N；当夹角180°时合力最小，最小值为10N-7N=3N；故合力介于3N至17N之间，故D符合题意。
例题5（单选题）下列哪组力作用在物体上不能使物体做匀速直线运动（ ）A.3N, 4N, 8N B.3N, 5N, 5NC.2N, 4N, 6N D.6N, 7N, 9N
分析：要使三力的合力为零，则应满足任意两力之和大于第三力，任意两力之差小于第三力；而A中两最小力的合力只有7N，小于8N，故A合力不可能为零，故A不能使物体做匀速直线运动，而其他各项均有可能合力为零。
例题6（单选题）有三个共点力，大小分别是2N、4N和5N，则它们的合力大小（ ）A 最大为10N B 最为1NC 可能为12N D 可能为0
分析：当三个力同向时， 合力最大，为2N +4N +5N = 11N, 2N、4N的合力为2N到6N，则第三个力在这两个力的合力范围内，则三个力合力最小值为0；由上分析可知，故ABC错误，D正确。
矢量在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量，如位移、速度标量在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量，如质量、温度
高中常见的矢量与标量矢量有:力、速度、加速度、位移、冲量、动量、电场强度、磁感应强度等标量有:路程、功、动能、势能、功率、质量、密度、电势、电量、电流、电压、磁通量等
例题8（多选题）下列物理量中，属于矢量的是（ ）A.位移 B.路程C.速度 D.加速度
分析：位移、速度和加速度都既有大小又有方向，是矢量，故ACD正确；B.路程只有大小，没有方向，是标量，故B错误。
例题9（单选题）现有有八个描述运动的物理量: a.位移、b.路程、c.瞬时速度、d.平均速度、e.时间、f.速率、g.速度变化量、h.加速度,请把不是矢量的物理量全部选出来,你认为选择正确的是（ ）A.be B.bef C.bdef D.befg
分析：矢量是既有大小又有方向的物理量，位移、瞬时速度、平均速度、速度变化量、加速度都是矢量，而路程、时间和速率都是只有大小，没有方向的标量，故acdgh为矢量，bef不是矢量。本题选不是矢量的物理量，故选: B
例题10（单选题）下列物理量中属 于矢量的是（ ）A.位移、时间、速度、弹力 B.速度、速度变化、加速度、合力C.加速度、速率、速度、平均速度 D.路程、时间、位移、平均速度
分析：A.时间是标量，位移、速度、弹力是矢量，故A错误；B.速度、速度变化、加速度、合力都是矢量，故B正确；C.速率是标量，加速度、速度、平均速度是矢量，故C错误；D.路程、时间是标量，位移、平均速度是矢量，故D错误。
2.（解答题）重为50N 的物体与竖直墙壁的动摩擦因数为0.4，若用斜向上与水平面成θ =53°的推力F= 50N托住物体，物体处于静止，如图所示.这时物体受到的摩擦力是多少？要使物体能匀速下滑，推力F的大小应变为多大？ (sin53°=0.8 cs53°=0.6)
分析：物体静止时，在竖直方向有G=Fsin53°+f 解得f=G-Fsin53°= 10N；物体匀速下滑时，在竖直方向有G= F’sin53°+μF’cs53°；解得F'=G/(sin53 °+ucs53 °)=48.1N
答案：10N，48.1N
3.（计算题）如图所示，一个重为100N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间，已知球心0与A点的连线与竖直方向成θ角，且0=60°，所有接触点和面均不计摩擦。试求小球对墙面的压力F1和对A点压力F2？
一、合力和分力合力与分力产生的效果相同，可以等效替代
二、力的合成与分解平行四边形定则、三角形定则
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