人教版 高中物理必修第一册第三章第4节《力的合成和分解》课件＋动画

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第四节力的合成和分解讲课人：时间：教学目标问题与思考共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。合力与分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合力（resultant force）。 假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同， 这几 个力就叫作那个力的分力（component force）。合力与分力合力和分力是等效替代的关系等效性:合力的作用效果与分力的共同作用效果相同瞬时性:某个分力变化了,合力同时也发生变化同体性:各个分力与合力均作用在同一物体上.“等效”:指合力与各个分力总的作用效果相同.“替代”:合力是几个分力的共同作用效果,所以受力分析时合力与分力不能同时出现力的合成和分解在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成（composition of forces），把求一个力的分力的过程叫作力的分解（resolution of force）等效替代力的合成如果两个力在同一条直线上，如何求它们的合力？如果两个力的方向不在同一条直线上，如何求它们的合力？互成角度的两个力与它们的合力之间有什么关系呢？3N和4N的两个共点力合成，合力是多少呢？合力为7N合力为1N合力为多少？探究两个互成角度的力的合成规律探究两个互成角度的力的合成探究两个互成角度的力的合成规律(3)用两个力拉:用两只弹簧测力计分别钩住细绳套,互成角度地拉橡皮条,使橡皮条的结点到某一位置 0,用铅笔记下两细绳套的方向,按选定的标度作出这两只弹簧测力计的拉力 F1和F2的图示并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形,过0点画平行四边形的对角线,此对角线即为合力 F,用力的图示表示出 F。(4)用一个力拉:只用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置 0,记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向,用刻度尺从0点按同一标度沿记录的方向作出这只弹簧测力计的拉力F’的图示.(5)比较力F’与用平行四边形定则作出的合力下的大小和方向是否相同(6)改变两个力 F与F’的大小和夹角,再重复进行上述步骤探究两个互成角度的力的合成规律注意事项1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同，是为了使合力的作用效果与两个分力共同作用效果相同，这是利用了等效替代的思想。2．角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大，以60°～100°之间为宜。3．在合力不超出弹簧测力计的量程及在橡皮条弹性限度内形变应尽量大一些。细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。4．统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。探究两个互成角度的力的合成规律误差分析1．误差来源：除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差等。2．减小误差的办法(1)实验过程中读数时眼睛一定要正视弹簧测力计的刻度盘，要按有效数字位数要求和弹簧测力计的精度正确读数和记录。(2)作图时使用刻度尺，并借助三角板，一定要使表示两力的对边平行。探究两个互成角度的力的合成规律平行四边形定则实验结论：两个力合成时，如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间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 （parallelogram rule）。F合θ三角形定则共起点首尾相接 平行四边形的邻边平移后，两个共点力首尾相接，从一个力的始端指向另一个力的末端，这个有向线段就是合力。力的合成(1)作图法：画出各个力的图示后按平行四边形定则或三角形定则进行合成求解。(2)计算法两个力相互垂直两力等大，夹角为θ  对点训练——力的合成两个力的合成两个分力F1、F2大小不变，合力随夹角如何变化？①合力最大: F=F1+F2(夹角为0, 即方向相同)②合力最小: F=︱F1 - F2︱(夹角为180,即方向相反)③合力的大小范围: ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2④合力可能大于、等于、小于任一分力⑤两个分力F1、F2大小不变，两个分力的夹角越大，合力越小。两个力的合成合力一定时，两等大分力随夹角如何变化？①合力一定时，两等大分力大小随夹角增大而增大②当夹角为120°时，合力F=F1=F2两个力的合成一个分力不变，另一个分力增大时,合力一定增大吗？一个分力不变，另一个分力增大时,合力可能增大,可能减小,可能不变对点训练——两个力的合成对点训练——两个力的合成对点训练——两个力的合成明代宋应星在《天工开物》一书中描述了测量弓力的方法：“以足踏弦就地，秤钩搭挂弓腰，弦满之时，推移秤锤所压，则知多少。意思是：可以用脚踩弓弦两端，将秤钩钩住弓的中点往上拉，弦满之时，推移秤锤称平，就可知道弓力大小。如图所示，假设弓满时，弓弦弯曲的夹角为θ，秤钩与弦之间的摩擦不计，弓弦的拉力即弓力，满弓时秤钩的拉力大小为F，则下列说法正确的是（　　）【参考答案】D多个力的合成F1F2F3F4F12F123F1234先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，以此类推，直到把所有力合为一个力，得到总合力。多个力的合成三个共点力合成后的范围？②任取两个力，求出其合力的范围;如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力之和。（判断三个力能否构成封闭的矢量三角形）①三个力共线且同向时，其合力最大，等于F1＋F2＋F3对点训练——多个力的合成（2022·辽宁·阜蒙县育才高级中学高三开学考试）如图所示，有5个力作用于同一点O，表示这5个力的有向线段恰好构成一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知F1＝10 N，则这5个力的合力大小为（　　）A．50 N B．30 NC．20 N D．10 N【参考答案】B对点训练——多个力的合成【参考答案】B对点训练——两个力的合成（2022·内蒙古·集宁师范学院附属实验中学高一阶段练习）两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图像如图所示，则这两个分力的大小分别是（　　）A．1 N和4 N B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N【参考答案】B对点训练——两个力的合成两个力F1和F2间的夹角为 θ（θ≠180°），其合力为F。以下说法正确的是（　　）A．合力F总比力F1和F2中的任何一个都大B．若力F1和F2大小不变，θ角越小，则合力F就越大C．若夹角θ不变，力F1大小不变，F2增大，则合力F一定增大D．合力F的作用效果与两个力F1和F2共同产生的作用效果相同【参考答案】D对点训练——探究两个互成角度的力的合成某同学做“探究两个互成角度的力的合成规律”的实验情况如图甲所示，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳。图乙是在白纸上根据实验结果画出的图。（1）如果没有操作失误，图乙中的F与F'两力中，方向一定沿AO方向的是 　　　　⁠。 F'对点训练——探究两个互成角度的力的合成（2）本实验采用的科学方法是 　　　　⁠。 B（3）实验时，主要的步骤是：A.在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B.用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C.用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；对点训练——探究两个互成角度的力的合成D.按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E.只用一个弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，按同一标度作出这个力F'的图示；F.比较F'和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。上述步骤中：①有重要遗漏的步骤的标号是 　　　　⁠和 　　　　⁠； ②遗漏的内容分别是　　　　　　　　　　 和　 ⁠。 答案　（1）F'　（2）B　（3）①C　E　②C中应加上“记下两条细绳的方向”　E中应说明“把橡皮条的结点拉到同一位置O”