高中物理 第三章 第三节 力的等效和替代配套课件 粤教版必修1.ppt

第三节 力的等效和替代 1 力的等效和替代 如果一个力f的 跟另外几个力f1 f2 f3 的共同 相同 那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代 等效替代是重要的科学思维方法之一 它可以使复杂的问题变成简单的问题 2 合力与分力 一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同 则这个力就叫那几个力的 而那几个力就叫这个力的 合力与分力之间是效果上的 等效替 代 关系 作用效果 作用效果 合力 分力 3 力的合成与分解 在物理学中 通常从 相同这一点出发 根据具体情况进行力的替代 称为力的合成与分解 求几个力的合力的过程或求合力的方法叫 求一个力的分力的过程或方法叫 作用效果 力的合成 力的分解 4 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 合力的大小随分力夹角的增大而增大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 两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力 也不一定小于大的分力 合力的大小随夹角的增大而减小 并且也不一定大于任意一个分力 答案 d 知识点1力的等效和替代 一 两 相同 如图3 3 1所示 同样一桶水 一个人提和两个人共同提 感觉是不一样的 一个人把它提起来 感觉很重 给桶施加了 个向上的拉力 两个人共同提起来 感觉很轻松 给桶施加了 个拉力 一个人提和两个人提都是将桶提了起来 作用效果是 的 图3 3 1 1 不同的力作用在同一个物体上 其效果可以是相同的 例如 一辆马车可以用一匹马来拉 也可以用多匹马来拉 就拉车而言 如果车以相同的速度前进 一匹马的作用效果和多匹马的作用效果是相同的 也就是等效的 2 力的替代 1 力的作用效果 使物体发生形变或改变物体的运动状态 2 当不同的力共同作用在同一物体上产生相同的效果时 它们可以互相替代 3 根据具体情况进行力的替代 称为力的合成与分解 3 合力与分力的定义 如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同 那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代 这个力称为另外几个力的合力 另外几个力称为这个力的分力 4 合力与分力的关系 1 合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系 2 一个力可以有多个分力 即一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同 反过来 多个力的作用效果可由一个力来替代 例1 双选 关于合力与分力 下列说法正确的是 a 合力与分力是等效的b 合力与分力的性质相同c 合力与分力同时作用在物体上d 合力与分力的性质不影响作用效果解析 合力与分力是等效替代的关系 合力产生的效果与分力共同作用产生的效果相同 合力和分力能替换作用在物体上 因而合力与分力不是同时作用在物体上 合力与分力的性质不影响作用效果 答案 ad 触类旁通 1 双选 关于力的合成 下列说法正确的是 a 一个物体受两个力的作用 求出它们的合力 物体便受到三个力的作用b 如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同 这个力就是那几个力的合力c 不同性质的力 不能进行合成d 某力与其他几个力使静止的物体发生形变相同 这个力就是那几个力的合力 解析 合力与分力是根据力的作用效果来替代的 不是合力与分力同时作用在物体上的 力的合成与力的性质无关 答案 bd 知识点2合力的大小 等于 等于 如图3 3 2所示 小明在前面拉斗车 小丽在后面推斗车 在他们两个的共同作用下可以拉动斗车做匀速直线运动 大力士一个人即可轻松拉动斗车做匀速直线运动 小明与小丽的合力使得斗车做匀速直线运动 所以小明与小丽的合力应该 斗车与水平地面间的摩擦力 大力士单独作用于斗车的力也是使得斗车做匀速直线运动 故大力士单独作用于斗车的力 斗车与地面间的摩擦力 所以大力士单独作用于斗 车的力 小明和小丽共同作用于斗车的合力 这两个过程中大力士的力叫小明与小丽共同作用力的 小明和小丽的两个力分别叫大力士作用力的 图3 3 2 等于 合力 分力 5 夹角越大 合力就越小 6 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 还可能 等于某一个分力 例2 双选 有两个力 大小分别为3n和5n 则它们 的合力的大小可能是 a 2n b 1n c 6n d 9n 解析 3n和5n这两个力的合力 最大值为8n 最小值为2n 而2n 6n刚好在其范围内 1n 9n超出范围 答案 ac 触类旁通 2 大小分别为5n 7n和9n的三个力合成 其合力f大 小的范围为 a 2n f 20nc 0 f 20n b 3n f 21nd 0 f 21n 解析 三个力合力的最大值为fmax 5 7 9 n 21n 以5 7 9为边能组成一个封闭的三角形 故三个力的合力最小值为0 所以合力的范围为0 f 21n 答案 d 寻找等效力 实验目的 探究求分力与合力的关系 实验原理 等效法 使一个力f 的作用效果和两个力f1 f2的作用效果相同 都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点 所以一个力f 就是这两个力f1和f2的合力 作出力f f1 f2的图示 以f1 f2为邻边作平行四边形 比较f 与对角线的关系 实验器材 方木板 弹簧测力计两个 钩码 白纸 橡皮条一段 细 绳套两个 图钉 若干 三角板 刻度尺 铅笔 实验步骤 1 将一根橡皮筋的一端固定在木架上 另一端与两根细绳 相连 2 如图3 3 3甲图所示 分别在细绳下悬挂等量的钩码 使橡皮筋与细绳的结点伸长至点o 将画有间隔相等的同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面 其圆心与点o重合 在纸的边缘记下两绳与纸边的交点c d 同时记录两绳上悬挂钩码的数量 甲 乙 图3 3 3 3 如图乙所示 直接用一个弹簧测力计去拉细绳 同样使结点伸长至点o 记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点j 4 取下纸片 连接oc od oj 用力的图示法作出三个 力f1 f2 f 如图3 3 4所示 图3 3 4 5 改变钩码的数量 重复上述实验步骤 实验结论 在力f1和f2的方向上各作线段oa和ob 如图3 3 4所示 根据选定的标度 使它们的长度分别表示力f1和f2的大小 以oa和ob为邻边作平行四边形oaeb 量出这个平行四边形的对角线oe的长度 可以看出 根据同样的标度 合力f的大小和方向可以用对角线oe表示出来 改变力f1和f2的大小和方向 重做上述实验 可以得到同样的结论 注意事项 1 同一实验中的两个弹簧测力计的选取方法是 将两个弹簧测力计钩好后对拉 若两个弹簧测力计在拉的过程中 读数相同 则可选 若不同 应另换 直至相同为止 使用时弹簧测力计与板面平行 2 在满足合力不超过弹簧测力计量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下 应使拉力尽量大一些 以减小误差 3 画力的图示时 应选定恰当的标度 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图 4 在同一次实验中 橡皮条拉长的结点o位置一定要相同 5 由作图法得到的oe 不可能和f完全重合 但在误差 允许范围内可认为它们重合 例3 双选 在做 力的等效和替代 的实验中 橡皮筋的一端固定在木板上 用两个弹簧测力计把橡皮筋的另一端 拉到某一确定的o点 以下操作中错误的是 a 同一次实验中 o点位置不允许改动b 实验中弹簧测力计必须保持与木板平行 读数时视线要正对弹簧测力计刻度c 实验中 先将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一弹簧测力计拉力的大小和方向 把橡皮筋拉到另一位置o点d 实验中 把橡皮筋拉到某一位置o点时 两个弹簧测力计之间的夹角应取90 以便算出合力的大小 解析 在利用弹簧测力计 寻找等效力 的实验过程中 o点位置不变说明合力和分力的效果相同 而两个弹簧测力计拉时只要能把橡皮筋的另一端拉到确定位置o点 两弹簧测力计的夹角和大小可以随意选择 答案 cd 触类旁通 3 双选 如图3 3 5所示 用两个弹簧测力计同时作用在水平橡皮筋上 使之沿水平方向伸长一定的长度 弹簧测力计的读数分别为f1和f2 改用一个弹簧测力计拉橡皮筋 使橡皮筋仍沿水平方向伸长相同的长度 弹簧测力计的读数为f 这一