第三章 第4节 力的合成 课时学案

第4节 力的合成来源:1.理解合力和分力的概念，初步体会等效替代的物理思想。2.通过实验探究求合力的方法力的平行四边形定则，并知道它是矢量运算的普遍规则。3.会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力或分力。4.知道合力的大小和分力夹角的关系。1.当一个物体受到几个力共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力的作用效果跟原来几个力的 相同，这个力就叫做那几个力的 。原来的几个力叫做 。2.求几个力的合力的过程叫 。力的合成实际上就是要找一个力去替代几个已知的力，而不改变其作用效果。3.两个力合成时，以表示这两个力的线段为 作 ，这 就表示合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形定则。4.力是矢量，矢量的合成都遵守 。5.如果一个物体受到两个或更多力的作用，而且这些力都作用在物体的 上，或者虽不作用在同一点，但它们的 交于一点，这样的一组力叫做共点力。力的合成的平行四边形定则，只适用于 。6.求多个共点力的合力也可以应用平行四边形定则：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把所有的力 ，最后得到的结果就是这些力的合力。但要选择合适的顺序来合成。1.关于大小一定的两个共点力的合成，下列说法正确的是（ ）A.合力一定大于任意一个分力B.合力和分力之间关系的确定，引入了“等效替代”的思想C.合力的大小有可能小于任意一个分力D.合力的大小随两个力之间的夹角（0180）增大而减小2.一个物体同时受到同一个平面内的三个共点力作用，下列几组力中其合力可能为零的是（ ）A.5 N 7 N 8 N B.2 N 3 N 5 N C.1 N 5 N 10 N D.1 N 10 N 10 N3.已知F1=30 N，F2=40 N，两者之间的夹角为90，则它们的合力F= ，其方向与F1的夹角约为 。一、力的合成1.合力与分力当一个物体受到几个力共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同，这个力就叫做那几个力的合力。原来的几个力叫做分力。求几个力的合力的过程叫做力的合成。演示实验：两个弹簧测力计互成角度地悬挂一个钩码，使其处于静止状态，拉力分别为F1和F2；再用一个弹簧测力计悬挂同一个钩码也使其处于静止状态，拉力为F。F是F1和F2的合力吗？ 。说明：用力F替代力F1和F2，这种等效替代的方法是物理学中常用的方法。2.实验探究互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？实验设计：一根橡皮条，使其伸长一定的长度，可以用一个力F作用，也可以用2个力F1和F2同时作用。如能想办法确定F1和F2以及F的大小和方向，就可知F与F1和F2间的关系。图3-4-1探究过程：将如图3-4-1所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上。用两只弹簧测力计同时用力互成角度地沿规定方向拉橡皮条，橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿直线GE伸长了EO这样的长度，记下 ，两弹簧测力计F1和F2的 ；撤去F1和F2，用一只弹簧测力计拉橡皮条，使橡皮条沿着相同的直线伸长到 。因力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F为F1和F2的合力，以 为力的作用点，根据选定的 ，在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，使它们的长度分别表示力F1和F2的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的长度表示F的大小。以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，画平行四边形的对角线，发现对角线与合力F很接近。来源:图3-4-2互成角度的两个力F1和F2的合力的大小和方向是不是可以用以表示F1和F2的有向线段为邻边所作的平行四边形的对角线（对角线为两有向线段所夹对角线）来表示呢？结论： 。如图3-4-2。来源:3.平行四边形定则的应用如何应用平行四边形定则求合力？结论：平行四边形定则的具体应用方法有两种：（1）图解法两个共点力的合成：从力的作用点作两个共点力的图示，然后以表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线的长度即为合力的大小，对角线的方向即为合力的方向。图3-4-3用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个分力之间的夹角。如图3-4-3所示。说明：图3-4-3中F1=50 N，F2=40 N，合力F= N。两个以上力的合成： ，最后得到的结果就是这些力的合力。图3-4-4（2）计算法先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然后依据数学公式（如余弦定理）算出对角线所表示的合力的大小和方向，如图3-4-4所示，合力的大小F= 当两个力互相垂直时，如图3-4-5所示，有：图3-4-5大小：F= 方向：tan = 。例1 力F1=45 N，方向水平向右。力F2=60 N，方向竖直向上。通过作图求这两个力的合力F的大小和方向。例2 将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3-4-6（a）所示。这时弹簧测力计的示数可从图中读出。 （a） （b）图3-4-6（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N。（只需读到0.1 N）（2）在方格纸如图（b）所示上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。合力是否一定比两个分力都大呢？说明：通过利用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F1和F2之间的夹角在0180之间变化，看合力与分力的大小关系。（1）合力F随的增大而 ；（2）当=0时，F有最大值Fmax= ；当=180时，F有最小值Fmin= ；（3）合力F 任意一个分力；（4）变化范围 F 。两分力大小相等且夹角为120时，合力的大小为多少？结论： 。说明：此结论要记住，以后解题时会经常用到。图3-4-7例3 如图3-4-7为两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角的关系图象，则这两个分力大小分别是（ ）A.1 N和4 NB.2 N和3 NC.1 N和5 ND.2 N和4 N4.矢量和标量我们学过许多物理量，如：长度、质量、时间、能量、温度、力、速度等。这些物理量有什么异同？分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而质量、时间、能量、长度等物理量只有大小，没有方向。结论： 的物理量叫矢量，如 、 、 等； 的物理量叫标量，如 、 、 等。说明：矢量的合成遵循 。例4 下列物理量在运算过程中遵循平行四边形定则的是（ ）A.路程 B.质量 C.力 D.加速度二、共点力1.什么样的力是共点力？ 。2.你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题？ 。3.力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，适用条件是什么？ 。1.大小分别为30 N和25 N的两个力，同时作用在一个物体上，两个力的合力F的大小可能是（ ）来源:A.0 N B.5 N C.40 N D.70 N图3-4-82.如图3-4-8所示，两个共点力F1、F2的大小一定，夹角是变化的，在角从0逐渐增大到180的过程中，合力F的大小变化情况为（ ）A.逐渐增大到最大B.从最大逐渐减小到零C.从最大逐渐减小到最小D.先增大后减小图3-4-93.如图3-4-9所示，一个木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力，即F1、F2和静摩擦力作用，而且三个力的合力为零，其中F1=10 N，F2=2 N。若撤去力F1，则木块在水平方向受到的合力为多少？图3-4-101.引体向上是体育课上常做的一种体育运动，人