人教版高中物理必修第一册 3.4 课时1 力的合成和分解 课件
展开第4节 课时1 力的合成和分解第三章 相互作用——力思考:如图放在地面上的小车受到四个力的作用,你能判断它将向哪个方向运动吗?用一个力的单独作用替代以上四个力的共同作用,而效果不变,上述问题就迎刃而解了。这就是我们要讲的力的合成。1.通过实验了解力的合成,知道合力、分力、力的合成。2.能从等效的角度理解合力与分力的关系。3.会用作图法和算术法求解合力。知识点一: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。1.共点力2.合力和分力看下面图片说一说你观察到了什么?由此可得出什么结论?水桶所受拉力示意图吊灯所受拉力示意图 两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水和一个大人单独用力F提着这桶水,都能产生让水桶保持静止的效果。 用拉力为F的一根线悬挂吊灯和用拉力分别为F1、F2两根线悬挂吊灯都能产生使吊灯保持静止的效果。结论:由于F产生的效果和F1、F2产生的效果相同,所以 F是F1 、F2 的合力,F1 和F2 是F的分力。(1)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合力。(2)分力: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,这几个力叫作那个力的分力。 注意:合力和分力是等效替代的关系,不能同时存在。(3)合力和分力的理解①等效性②同体性③瞬时性合力的作用效果与分力的共同作用效果相同(相互替代关系)各个分力作用在同一物体上(受力物体相同)某个分力变化了,合力同时也发生变化(瞬时对应关系)知识点二:力的合成力的合成:求几个力的合力的过程叫作力的合成。思考:互成角度的两个共点力,如何得到合力的大小和方向呢?FF1F2互成角度的两个共点力还是简单的加减吗?有没有什么可遵守的规律吗?1.实验:探究两个互成角度的力的合成规律 (1)实验目的(2)实验原理探究分力与合力的关系,寻找求合力的方法。合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同。(等效替代法)方木块、白纸、弹簧称(两个) 、橡皮条、细绳、三角板、刻度尺、图钉 (3)实验器材橡皮条的结点均从E点拉到O点。如何设计实验使合力和分力的效果相同呢?(4)实验步骤①在木板上固定一张白纸,将橡皮筋的一端固定在纸边G处,将带有两个绳套的另一端放在纸面上,测力计可以拉住绳套使橡皮筋伸长。②先用两个测力计分别同时拉住两个绳套,将橡皮筋由E点拉长至O点,记下O点的位置和此时F1和F2的大小和方向。 ③再用一个测力计拉住绳套将橡皮筋由E点拉长至O点,记下此时F的大小和方向。④取下白纸,用力的图示法分别画出表示分力F1、F2和合力F矢量的有向线段,以分力F1、F2的有向线段为邻边作出平行四边形以及它的对角线F ' ,最后比较F '和F。实验探究(5)注意事项①测力计在使用前应将其水平放置,检查、校正零点。明确量程和最小分度。②施加拉力时要沿测力计轴线方向,并且使拉力平行于木板。③拉力应适当的大些,但不要超过量程。④两力间的夹角不能太大也不能太小。⑤画力的图示时应选择适当的标度,尽量使图画得大一些,要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形。(6)实验结论在误差允许范围内,两个互成角度的力的合成遵守平行四边形定则。(1)合力一定比分力大吗?合力可以小于分力合力可以与分力等大结论1:合力可以大于分力,可以与分力等大或者比分力还小。2.对合力与分力的理解合力可以大于分力图1图2图3(2)如果两个分力F1 、F2的大小不变,当它们的夹角在0°和180°之间变化时,其合力的大小如何变化? 当夹角为180°时,即两力反向时,合力最小,为│F1-F2 │ 当夹角为0°时,即两力同向时,合力最大,为F1+F2 。结论2:①两个分力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。②两个共点力的合力大小范围│F1-F2 │≤ F合≤ F1+F2 结论3: 先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。F12F123F1234(3)如何求多个共点力的合力呢?3.求合力的方法两个力的合成,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。注意:两个已知力的合力(大小和方向)是唯一确定的。(1)作图法(2)计算法 解答:①(作图法)选择某一标度,例如用1 cm长的线段表示10N的力。根据题意,作出二力合成的平行四边形。表示F1的有向线段长3.20 cm,表示F2的有向线段长4.40 cm。用刻度尺测量后得知,表示合力F的对角线长为5.44 cm,则用量角器测得合力F与力F1的夹角为54°。 1.某物体受到一个大小为32 N的力,方向水平向右,还受到另一个大小为44 N的力,方向竖直向上。求出这两个力的合力的大小和方向。注意:合力、分力的标度相同。②(计算法)可以利用直角三角形的勾股定理求出合力F的大小。用三角函数求出合力F的方向。F的大小: NF的方向:即α=54°一、共点力的合成1、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。2、合力和分力二、力的合成1、力的合成:求几个力的合力的过程叫作力的合成;2、力的合成符合平行四边形定则。3、合力大小范围:︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2