高中物理 3.4力的合成课件 新人教版必修1.ppt

第4节力的合成,同步导学方案,课后强化演练,要点一合力与分力及力的合成的概念1合力与分力当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以找到这样一个力，这个力产生的效果，跟原来几个力共同作用产生的效果相同，则这个力叫那几个力的合力，那几个力是这一个力的分力,合力与分力具有等效性，即合力的作用效果与分力的作用效果相同合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中不能同时出现即将几个分力合成后，分力被合力所替代，分力将不能再参与力的运算和分析；同样，如果分力已参与运算，则合力就不能参与运算和分析,2力的合成求几个力的合力的过程叫力的合成,力的合成是唯一的只有同一物体所受的力才可合成不同性质的力也可以合成,要点二合力的计算1平行四边形定则(1)内容：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形定则，如右图所示(2)两点说明透析定则应用要点应用范围：平行四边形定则是一切矢量的运算法则，不仅适用于力的合成，也适用于速度、加速度等矢量的合成,平行四边形定则也适用于求多个力的合成，如果两个以上的力作用在一个物体上，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,2求合力的方法(1)图解法：利用力的图示，通过作图解决问题的方法选择统一标度，严格作出力的图示及平行四边形，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，求出合力的方向应注意以下四点：,分力、合力的作用点相同，切忌弄错了表示合力的对角线；分力、合力的标度要一致，力的标度要适当；虚线、实线要分清，表示分力与合力的两条邻边和对角线画实线，并加上箭头，平行四边形的另两条边画虚线，不加箭头；求合力时既要求出合力的大小，还要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角,在同一个图上的各个力的图示，必须采用同一标度，并且所选力的标度的比例要适当,夹角为120的两个等大力的合成如下图所示，由几何关系可知，对角线OC将平行四边形OABC分为两个等边三角形，故合力的大小与分力等大，方向与每个分力夹角均为60.,两个等大的力合成，若两分力夹角小于120，合力比分力大若两分力夹角等于120，合力与分力一样大若两分力夹角大于120，合力比分力小,在计算合力时要尽可能利用、构造直角三角形，这样更方便求解,一般情况下，互成角度的两个力F1、F2合成时的计算公式如下(这部分内容仅供学有余力的同学参考)如右图所示，有向线段OA和OB分别表示作用在物体O点上的两个力F1和F2，OC表示它们的合力F，力F1和F2的夹角为.在三角形OAC中，根据余弦定理可得,3合力的大小范围由平行四边形定则可知，F1、F2的夹角变化时，F的大小和方向也发生变化(1)两分力同向时，合力最大，FmaxF1F2.(2)两分力反向时，合力最小，Fmin|F1F2|，其方向与较大的一个分力相同,(3)两个力夹角为时，如图所示，三角形AOC的AO边对应力F1；AC边对应力F2，由三角形知识可知：两边之和大于第三边，两边之差小于第三边，即|F1F2|F合F1F2.综上所述，合力的范围是|F1F2|F|F1F2|.,两分力F1、F2夹角越大，合力F越小；合力可能大于较大的分力，也可能小于较小的分力,易错点：有的同学误认为合力一定等于两分力的代数和，合力的大小一定比每个分力都大辨析：力是矢量、力的合成遵循平行四边形定则，当两分力方向一致时合力最大，F合F1F2，当两分力方向相反时合力最小，F合|F1F2|，F合的范围|F1F2|F合F1F2，由上式可知，F合可能比两个分力都大，也可能比两个分力都小，还可能比大的分力小，比小的分力大,易忽略点：求合力时忘记求合力的方向，力是矢量，不仅要求出合力的大小，还要求出合力的方向,要点三共点力1共点力的概念：作用在同一物体上的几个力作用于同一点或延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力2共点力的合成：平行四边形定则只能计算几个共点力的合力，对于非共点力，合力没有意义,有的同学误认为共点力一定是所有的力均作用在同一点辨析：所谓共点力不一定是所有的力均作用在同一点，也可以是力的作用线的延长线交于一点，如图所示，甲图中F1、F2、F3作用于同一点O1，是共点力；乙图中杆AB所受重力G、拉力F1和F2并未作用在同一点，但作用线的延长线交于同一点O2，则G、F1、F2也是共点力,在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上(如图)如果钢丝绳与地面的夹角AB60，每条钢丝绳的拉力都是300N，求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力,例1,【解析】(1)作图法，自O点引两条有向线段OC和OD，夹角为60，设定每单位长度表示100N则OC和OD的长度都是3个单位长度，作出平行四边形OCED，其对角线OE就表示两个拉力F1、F2的合力F，量得OE长为5.2个单位长度，所以合力F1005.2N520N用量角器量得COEDOE30，所以合力方向竖直向下，如图甲所示,【答案】519.6N，方向竖直向下,【方法总结】,大小均为10N的两个共点力，当其夹角为120时，合力的大小为多少？若再增加一个大小为12N的力，三个力共点且在同一个平面内，并且互成120角，则这三个力的合力大小为多少？,变式训练1-1,解析：我们可依据题给条件作出平行四边形，如右图所示，由示意图可看出每一个力与合力间的夹角为60，根据几何知识可知，代表合力F的线段长与代表F1、F2的线段长是相等的，因此合力大小应为10N当再加一个12N的力，且均与F1、F2夹角为120，由图可分析，这个力应与F1、F2的合力F在一条直线上，且方向相反，故可将三个力的合力看成是12N的力与F合成的结果，即三个力的合力大小为2N.答案：10N2N,三个力作用在一个物体上，其大小分别为7N、8N、9N，其合力不可能是()A0B7NC15ND25N【分析】求出三个力的合力的范围，不在该范围内的力便是不可能的,例2,【解析】当三个力方向相同时，合力最大Fmax7N8N9N24N，因7N和8N两个力的合力范围为1NF15N，其中合力可以为9N，则当此合力与9N的力在同一直线上，且方向相反时，合力为零，所以三力的合力范围为0F合24N，因此答案为D.【答案】D,【方法总结】(1)两个力的合力范围：由于合力大小随两分力之间夹角的增大而减小，所以合力大小的范围是：|F1F2|FF1F2.(2)三个力的合力范围：FmaxF1F2F3；最小值：先求其中任意两个力的合力范围，若第三个力在其范围内，则为零，否则用较大的减去两个较小的,研究两共点力的合力实验中，得出F合随夹角变化的规律如图所示，则()A两个分力分别为8N、10NB两个分力分别为6N、8NC2NF合12ND2NF合14N,变式训练2-1,答案：BD,如图所示，有五个力F1、F2、F3、F4、F5作用一点O，构成一个正六边形的两邻边和三条对角线，设F310N，试求这五个力的合力,例3,【解析】此题若应用平行四边形定则，根据正六边形的几何特征及三角形的有关知识进行计算求解，将会涉及繁杂的数学运算，我们巧用物理概念、物理规律和物理方法作出平行四边形分析、研究、推理和论证，合理地选择了合成的顺序就使解题变得极为简单明了，巧妙而富有创意,本题中可以看出此题巧妙的地方在于F1与F4的合力与F3大小相等，方向相同，同理，F2与F5的合力也与F3大小相等，方向相同依据六边形的性质及力的合成的平行四边形定则，可求得五个力的合力等效为三个共点同向的F3的合力即所求五个力的合力大小为30N，方向沿F3方向(注意：合力与合成顺序无关)【答案】30N，方向沿F3的方向,【方法总结】多个力求合力的方法：(1)把所研究的力的箭尾都画在一起(2)先把其中两个力求合力，再把该合力和第三个力合成，一直合成到最后一个力(3)观察分析各个力的大小及方向，灵活合成力的途径以简化处理过程,六个共点力的大小分别为F、2F、3F、4F、5F、6F，相邻两力间的夹角均为60，如图所示试确定它们的合力的大小和方向,变式训练3-1,解析：本题若将六个共点力依次逐步合成，无论是计算法还是作图法，都相当繁琐然而，仔细研究这六个共点力的特点，则不难发现其中的奥秘同一直线上的两个力的合力均为3F，利用这一点将可大大简化求解过程先将六个共点力在同一直线上的两两合成，再根据平行四边形定则，将两侧的两个3F合成，它们的合力应与中间的3F重合从而，最终可求得这六个力的合力为6F，方向与大小为5F的那个力同向答案：6F，与大小为5F的那个力同向,用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如右图所示，已知绳AC和BC与竖直方向的夹角分别为30和60，则AC绳和BC绳中的拉力分别为(),例4,【答案】A,【方法总结】当物体受三个力处于静止时，可将任意两个力合成，则合力与第三个力等大反向，利用几何知识可求未知力,如右图所示，清洗楼房玻璃的工人常用一根绳索将自己悬在空中，工人及其装备的总重量为G，悬绳与竖直墙壁的夹角为，悬绳对工人的拉力大小为F1，墙壁对工人的弹力大小为F2，则(),变式训练4-1,答案：B,1.关于分力和合力，下列说法正确的是()A合力和分力同时作用在同一物体上B分力作用于物体上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各个分力一定是同一性质的力才可以进行合成D各个分力必须是同一个物体同一时刻受到的力,解析：合力是各个分力的等效替代，二者本质是同一作用效果的两种发生原因的不同表述，并不是同时作用于物体上，A错，B正确各个分力可以是不同性质的力，也可以是同一性质的力，C错各个分力必须是同一时刻同一物体受到的几个力，合力也即是这一时刻受到的合力，D正确答案：BD,2关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是()A合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力B合力的大小随两分力之间夹角的增大而增大C合力的大小一定大于任意一个分力D合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力,解析：根据平行四边形定则可知：代表合力与分力的有向线段必可构成一平行四边形，如图甲所示，则代表合力与分力的有向线段必可构成一三角形，如图乙所示因此，合力与分力只要能构成一三角形，则必然遵循平行四边形定则由三角形知识可知：代表合力的边可最长，也可最短，即合力可大于大的分力，也可小于小的分力，所以A、C项错误，D项正确；由平行四边形定则易知合力随两分力之间夹角增大而减小，B项错误,答案：D,3作用于同一点的两个力的大小为F115N，F28N，它们的合力不可能等于()A9NB25NC8ND21N解析：当两个力同向时合力最大，Fmax23N；当两个力反向时合力最小，FminF1F27N，即两个力的合力介于723N之间答案：B,4(20132014学年江阴市五校高一上学期期中考试)下列关于合力和分力的说法中，正确的是()A合力的大小等于它的分力的大小之和B合力的大小一定大于任何一个分力的大小C合力的方向一定与分力中较大的一个的方向相同D一个力替代另外几个力且作用效果相同时，就把这个力说成那几个力的合力,解析：求合力满足平行四边形定则，所以合力的大小可能比分力大，也可能比分力小，故选项A、B错误；合力的方向为以两个分力为邻边的平行四边形对角线的方向，选项C错误；合力和分力的作