2012高中物理2.5力的合成2课件教科版必修.ppt

第五节 力的合成 课标课标 定位： 应应用：1. 运用力的平行四边边形定则则求共点力的合 力 2分析生产产和生活中的有关问题问题 理解：1. 力的平行四边边形定则则 2合力的大小和分力夹夹角的关系 认识认识 ：1. 合力、分力、力的合成以及共点力的概 念 2力的平行四边边形定则则只适用于共点力 课前自主学案 一、力的合成 1合力与分力：如果一个力的_与几 个力共同作用的_相同，这这个力就叫做那 几个力的_，原来的几个力叫做这这个力的 _ 2力的合成：求几个力的_叫做力的合成 3共点力：作用于物体上同一点，或者力的作 用线线相交于同一点的几个力称为为共点力 作用效果 效果 合力 分力 合力 二、实验实验 ：探究共点力合成的规规律 1实验实验 目的：探究合力与分力的关系 2实验实验 原理：根据等效替代法，将橡皮条的一端 固定，另一端用两个力F1、F2拉，使其伸长长一定长长 度，再用一个力F作用于橡皮条的同一点，使其伸 长长同样样的长长度，那么F与F1、F2的作用效果相同； 若记记下F1、F2的大小和方向，画出各个力的图图示， 就可以研究F与F1、F2的关系了 3实验实验 器材：白纸纸、木板、橡皮筋、细绳细绳 、刻度 尺、弹弹簧测测力计计、铅铅笔、滑轮轮(若干)、图钉图钉 (若干) 4实验实验 步骤骤 (1)在水平放置的图图板上固定一张张白纸纸，将橡皮筋 的一端固定在图图板上的K点处处，橡皮筋的自然长长度 为为KE，如图图251甲所示 (2)让让橡皮筋在互为为120的两个弹弹簧测测力计计的共同 作用下沿KE方向由E点伸长长至O点，此时弹时弹 簧测测力 计计的示数分别为别为 F1和F2，做出F1和F2的图图示，如 图图乙所示撤去F1和F2，用一个弹弹簧测测力计计直接 拉着橡皮筋沿KE伸长长到O点，此时弹时弹 簧测测力计计的 示数为为F，如图图丙所示，在同一张纸张纸 上作出F的图图 示 (3)改变变F1和F2的大小和方向，重复上述的实验实验 和作 图图 图图251 5实验结论实验结论 ：用表示共点力F1和F2的线线段为邻为邻 边边作平行四边边形，那么合力F的大小和方向就可 以用这这两个邻边邻边 之间间的对对角线线表示这这就是力 的平行四边边形定则则 三、互成直角的两个力的合成 1.互成直角的共点力的合成 图图252 2求多个共点力合成的方法 先把任意两个力合成，求得合力后，再把这这个 合力与_合成，依次进进行，最终终求 得全部共点力的合力 第三个力 思考感悟 两个人共提一桶水，要想省力，两个人拉力间间的 夹夹角应应大些还还是小些，为为什么？请请用橡皮筋做个 简单实验简单实验 来验证验证 你的结论结论 提示：夹夹角应应小一些两个力的大小确定时时，合 力随这这两个力之间夹间夹 角的减小而增大反之，保 证证合力不变时变时 (在这这个问题问题 中，合力的大小等于 一桶水重力的大小)，两分力的大小会随两个力间间 夹夹角的减小而减小，因此，夹夹角小一些，会更省 力 核心要点突破 一、合力与分力的关系 1正确理解合力与分力 (1)合力与几个分力间是相互替代关系，受力分析时 ，分力与合力不能同时作为物体所受的力 (2)只有同一物体同时受到的力才能合成 2合力与分力间的大小关系 (1)两力同向时合力最大：FF1F2，方向与两力 同向 (2)两力方向相反时，合力最小：F|F1F2|，方 向与两力中较大的力同向 (3)两力成某一角度时，如图253所示，三角形 AOC的每一条边对应一个力，由几何知识可知：两 边之和大于第三边，两边之差小于第三边，即|F1 F2|FF1F2.因此合力大小的范围是：|F1 F2|FF1F2. 图253 (4)夹夹角越大，合力就越小 (5)合力可以大于等于两分力中的任何一个力，也可 以小于等于两分力中的任何一个力 特别别提醒：(1)若三个共点力F1、F2、F3的合力为为F ，设设F1F2F3.显显然，当三个力方向相同时时，合力 F最大，FmaxF1F2F3. (2)若三个力中任何一个力在另外两个力的合力的变变 化范围围内，则则合力F最小值为值为 零，Fmin0；若三个 力中任何一个力不在另外两个力的合力的变变化范围围 内，则则当较较小的两个力F1与F2方向相同且与F3方向 相反时时，合力F最小，Fmin|F3(F1F2)|. 即时应时应 用(即时时突破，小试试牛刀) 1.关于几个力与其合力，下列说说法正确的是( ) A合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产产生 的效果相同 B合力与原来那几个力同时时作用在物体上 C合力的作用可以替代原来那几个力的作用 D求几个力的合力遵循平行四边边形定则则 解析：选选ACD.合力与分力是“等效替代”的关 系，即合力的作用效果与几个分力共同作用时时的 作用效果相同，合力的作用效果可以替代这这几个 分力的作用效果，不能认为认为 合力与分力同时时作用 在物体上，所以A、C正确，B不正确；求合力应应 遵循平行四边边形定则则，所以D正确 二、合力的求解方法 1作图法：要选取统一标度，严格作出力的图示以 及平行四边形，用统一标度去度量作出的平行四边形 的对角线，求出合力的大小，再量出对角线与某一分 力的夹角，求出合力的方向 2计算法：设共点力F1、F2的夹角为，作出力的合 成示意图(如图254)，则F的大小等于OC的长度 所对应的力的大小，F的方向与F1成角由图可看 出，OC是平行四边形OACB的一条对角线，OC又是 三角形OAC的一条边可见，一旦作出了力的合成示 意图，就将求解合力的物理问题转化成数学的几何问 题了 图图254 图255 图图256 特别别提醒：(1)作图时图时 ，合力、分力要共点， 实线实线 、虚线线要分清，标标度要唯一且适当 (2)作图图法和计计算法均为为矢量运算的通用方法 例例1 1 两个共点力的大小分别为别为 F115 N，F2 9 N，它们们的合力不可能等于( ) A9 N B25 N C6 N D21 N 课堂互动讲练 合力与分力的关系 【思路点拨拨】 解答本题时应题时应 注意以下三点： (1)力的合成遵循平行四边边形定则则 (2)两分力夹夹角越小，合力越大 (3)合力的范围围|F1F2|FF1F2. 【精讲讲精析】 两个力合成时时，合力的范围围是 |F1F2|F合F1F2，即6 NF合24 N， 由此可知，A、C、D可能，B不可能 【答案】 B 变变式训练训练 1 小强的妈妈妈妈 提一桶水，向上提起的 力为为150 N，小强和小勇接过过来共同来提，关于小 强和小勇的用力，下列说说法正确的是( ) A他俩俩必分别别只用75 N的力 B他俩俩可分别别用100 N的力 C他俩俩都可用小于75 N的力 D他俩俩的力不可能大于75 N 解析：选选B.小强和小勇两人用力的合力大小应为应为 150 N，则则两个分力不可能都小于75 N，应该应该 大于 等于75 N. 例例2 2 合力的计计算 一个物体受到大小相等的两个拉力作用， 每个拉力都是100 N，夹角为90，求这两个力的合 力 【思路点拨拨】 本题题中的两个力大小相等，夹夹角 为为90，所以可以用作图图法和计计算法来求解合力的 大小 【精讲讲精析】 法一(作图图法)：取5 mm长线长线 段表 示20 N，作出平行四边边形如图图257所示：量 得对对角线长为线长为 35 mm，则则合力F大小为为140 N， 方向沿F1、F2夹夹角的平分线线方向，与F1夹夹角为为 45. 图图257 图图258 【答案】 140 N(或141.4 N) 方向与F1成45 【方法总结总结 】 (1)在利用作图图法求解时时，一定 要注意各力均使用同一标标度 (2)计计算法是根据平行四边边形定则则作出示意图图， 把力归结归结 到一个三角形中，然后利用解三角形的 方法求出合力(常用方法) 变变式训练训练 2 水平横梁一端插在墙墙壁内，另一端装 小滑轮轮B.一轻绳轻绳 的一端C固定于墙墙壁上，另一端 跨过过滑轮轮后悬悬挂一质质量m10 kg的重物，CBA 30，如图图259所示，则则滑轮轮受到绳绳子的作 用力为为(g取10 N/kg)( ) 图图259 一物体受到同一平面内的三个共点力作用 ，其大小分别为别为 ：F130 N，F240 N，F350 N，则则它们们的合力的最大值值与最小值值分别别是多少 ？ 【思路点拨拨】 本题题的难难点是求合力的最小值值， 首先要判断出合力的最小值值是否为为0. 例例3 3 三个力的合成问题问题 【自主解答】 当三个力方向相同时时，其合力最 大，最大值为值为 ： FmaxF1F2F3120 N. 三个力中，较较小的两个力是F1和F2，其二者的合 力范围围F2F1F12F1F2即10 NF1270 N ，包括F350 N，所以三个力合力的最小值为值为 零 【答案】 120 N 0 【方法总结总结 】 三个力合成时时，当它们们的方向相 同时时，合力最大，若三个力中较较小的两个力的和 大于等于第三个力，其差小于第三个力，则则三个 力的合力的最小值为值为 零，若两个较较小力的和小于 第三个力，则则三个力的合力的最小值值等于第三个 力减去两个较较小力的和，方向与第三个力的方向 相同 变变式训练训练 3 物体同时时受到同一平面内三个共点 力的作用，下列几组组力的合力不可能为为零的是( ) A5 N,7 N,8 N B5 N,2 N,3 N C1 N,5 N,10 N D10 N,10 N,10 N 解析：选选C.三力合成时时，若两个力的合力可与第三 力大小相等、方向相反，就可以使这这三个力的合力 为