物理必修 第一册3.5 怎样求合力图文ppt课件

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一、合力与分力1.合力与分力:当一个物体受到几个力共同作用时,如果能用另外一个力代替它们,并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果相同,那么这个力就叫那几个力的合力,那几个力叫这个力的分力。2.合力与分力的关系合力与分力的相互替代是一种等效替代。
3.共点力几个力都作用在物体上的同一点上,或它们的延长线相交于同一点,这几个力就叫共点力。4.力的合成与分解求已知几个力的合力叫力的合成;求一个已知力的分力叫力的分解。
二、用平行四边形定则求合力两个共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边构成的平行四边形的对角线表示,这叫力的平行四边形定则。三、矢量和标量1.矢量:在物理学中,把既有大小又有方向,并且按平行四边形定则进行合成的物理量称为矢量。2.标量:只有大小、没有方向的物理量称为标量,两个标量相加只需按算术法则相加即可。
1.正误辨析(1)合力的作用可以替代几个分力的共同作用,它与分力是等效替代关系。(　　)答案 √(2)合力总比分力大。(　　)答案 ×(3)力F的大小为100 N,它的一个分力F1的大小为60 N,则另一个分力可能小于40 N。(　　)答案 ×
(4)由于矢量的方向可以用正、负表示,故具有正负值的物理量一定是矢量。(　　)答案 ×(5)矢量与标量的区别之一是它们的运算方法不同。(　　)答案 √
2.两个共点力互相垂直,F1=F2=10 N,则它们的合力F=　　　　　N,合力与F1间的夹角θ=　　　　　。 
(1)如图所示,一个成年人或两个孩子均能提起同一桶水,那么该成年人用的力与两个孩子用的力的作用效果是否相同?二者能否等效替代?
(2)两个孩子共提一桶水时,要想省力,两个孩子拉力间的夹角应大些还是小些?为什么?
要点提示 (1)作用效果相同,两种情况下力的作用效果均是把同一桶水提起来,能够等效替代。(2)夹角应小些。提水时两个孩子对水桶拉力的合力的大小等于一桶水所受的重力大小,合力不变时,两分力的大小随着两个力之间夹角的减小而减小,因此夹角越小越省力。
1.两分力同向(θ=0)时,合力最大,F=F1+F2,合力与分力同向。2.两分力反向(θ=180°)时,合力最小,F=|F1-F2|,合力的方向与较大的一个分力的方向相同。3.当两个分力大小不变时,合力F随两分力夹角θ的增大而减小,合力的大小取值范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2。4.合力大小可能大于某一分力,可能小于某一分力,也可能等于某一分力。
例1下列关于合力与分力的说法中错误的是(　　)A.合力与分力同时作用在物体上B.分力同时作用于物体时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.合力可能大于分力,也可能小于分力D.当两分力大小不变时,增大两分力间的夹角,则合力一定减小
解析 合力与分力的作用效果相同,它们并不是同时作用在物体上,选项A错误,B正确;当两分力大小不变时,由平行四边形定则可知,分力间的夹角越大,合力越小,合力可能大于分力,也可能小于分力,选项C、D正确。答案 A规律方法理解合力和分力关系时,要牢牢抓住“等效”这一关键点。
变式训练1一物体重为G,被绳OA和OB吊在空中,OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2,如图所示,则(　　)A.F1、F2的合力是GB.F1、F2的合力是FC.物体对绳OA的拉力方向与F1方向相同,大小相等D.物体受到重力G、OA绳拉力F1、OB绳拉力F2和F共四个力
解析 合力与分力具有等效替代的关系,所谓等效是指力F的作用效果与其分力F1、F2共同作用产生的效果相同。F1和F2的合力是F,故A错误,B正确。物体对绳OA的拉力与绳OA对物体的拉力等大反向,故C错误;合力F是为研究问题方便而假想出来的力,实际上不存在,应与实际受力区别开来,故D错误。答案 B
两人同拉一辆车,如图所示,每人用100 N的力拉,车受到的拉力是200 N吗?
要点提示 两个力的合力并非等于两个力大小之和,应根据平行四边形定则,用作图法或者计算的方法求得合力。
1.力的合成遵循平行四边形定则。2.合力或分力的求解(1)作图法(如图所示)
(2)计算法两分力不共线时,可以根据平行四边形定则作出力的示意图,然后由几何关系求解。以下为两种特殊情况:
②两个等大的力的合成:平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直平分的特点可解得F=2F1cs ,如图乙所示。若α=120°,则合力大小等于分力大小,如图丙所示。
3.三角形定则平行四边形的一半是三角形,在求合力的时候,只要把表示原来两个力的矢量首尾相接,然后从第一个力的箭尾向第二个力的箭头画一个矢量(如图所示),这个矢量就表示原来两个力的合力。
例2如图所示,两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中甲用了450 N的拉力,乙用了600 N的拉力,如果这两个人所用拉力的夹角是90°,求他们的合力。
解析 解法一:作图法如图所示,用图示中的线段表示150 N的力,用一个点O代表牌匾,依题意作出力的平行四边形。用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍,故合力大小为F=150×5 N=750 N,用量角器量出合力F与F1的夹角约为53°。
解法二:计算法设F1=450 N,F2=600 N,合力为F。由于F1与F2间的夹角为90°,根据勾股定理,得
答案 750 N,方向与甲的拉力的夹角为53°
规律方法 求合力常用的几何知识(1)应用直角三角形中的边角关系求解,用于平行四边形的两边垂直或平行四边形的对角线垂直的情况。(2)应用等边三角形的特点求解。(3)应用相似三角形的知识求解,用于力的矢量三角形与实际三角形相似的情况。
变式训练2如图所示(俯视图),用两个夹角为120°的水平拉力,拉静止在地面上的箱子,保持力的大小不变,逐渐减小两力的夹角θ,箱子始终保持静止,则这两个力的合力(　　)A.逐渐减小 B.逐渐增大C.先增大后减小D.保持不变
解析 合力随两分力夹角的减小而增大,故选B。答案 B
标量是只有大小没有方向的物理量,矢量是既有大小又有方向的物理量,有大小有方向的物理量一定是矢量吗?要点提示 不是。
矢量和标量的区别两者运算法则不同。矢量运算遵循平行四边形定则。标量的合成按照算术法则相加。如质量分别为m1=3 kg,m2=4 kg的两个物体的总质量一定等于7 kg,而F1=3 N、F2=4 N的两个力的合力,却可能等于1 N~7 N之间的任何一个值。要点笔记 有方向的物理量不一定是矢量。如初中学过的电流也有方向,但电流的运算不遵循平行四边形定则,所以电流是标量。
例3(多选)关于矢量和标量,下列说法中正确的是(　　)A.矢量是既有大小又有方向的物理量B.标量是既有大小又有方向的物理量C.位移-10 m比5 m小D.-10 ℃比5 ℃的温度低解析 由矢量和标量的定义可知,A对,B错;位移的正、负号只表示方向,不表示大小,其大小由数值的绝对值决定,因此-10 m表示的位移比5 m表示的位移大,温度的正、负号表示温度的高低,-10 ℃比5 ℃的温度低,C错,D对。答案 AD
1.关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系,下列说法中正确的是(　　)A.F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大B.F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小C.F的大小一定比任何一个分力都大D.F的大小不能小于F1、F2中最小者
解析 合力随两分力间夹角的增大而减小,合力大小的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2,例如,当F1=5 N、F2=6 N时,1 N≤F≤11 N,F可以比F1、F2中的最小者小,也可以比F1、F2中的最大者大,故只有选项B正确。答案 B
2.一物体受到大小分别为3 N和4 N两个共点力的作用,则它们的合力(　　)A.可能为3 NB.一定为5 NC.一定为7 ND.可能为8 N解析 当二力夹角为零,即两个力在同一直线上且方向相同时,合力最大,最大值为3 N+4 N=7 N;当夹角为180°,即两个力在同一直线上且方向相反时,合力最小,最小值为4 N-3 N=1 N。故合力的范围为1 N≤F≤7 N,故选项A正确。答案 A
3.有两个大小相等的共点力F1和F2,当它们之间的夹角为60°时,合力大小为F,则当它们之间的夹角为120°时,合力的大小为(　　)
4.如图所示,水平地面上固定着一根竖直立柱,某人用绳子通过柱顶的光滑定滑轮将100 N的货物拉住。已知人拉着绳子的一端,且该绳端与水平方向夹角为30°,则柱顶所受压力大小为(　　)A.200 N
解析 对柱顶受力分析如图所示,
定滑轮只改变力的方向,不改变力的大小,所以绳的拉力F1=F2=100 N,柱顶所受压力大小