吉林省长市第五中学高中物理 第三章 第四节 力的合成同步创新课件 新人教版必修1.ppt

第四节力的合成 学习目标 1 知道力的作用效果 共点力 合力与分力的概念 2 理解合力与分力的 等效替代 关系 知道 等效替代 是一种重要的科学方法 3 掌握力的平行四边形定则 会用作图法求共点力的合力 重点难点 1 应用平行四边形定则求合力 2 合力与其分力的大小关系 易错问题 1 误认为合力都大于分力 2 误认为物体同时受到了合力与分力 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 可以求出这样一个力 这个力产生的效果跟原来几个力产生的共同效果 这个力就叫做那几个力的 原来的几个力叫做 2 力的合成 求几个力的的过程或方法 基础知识梳理 合力 分力 合力 相同 二 力的合成法则 平行四边形定则两个力合成时 以表示这两个力的线段为邻边作 这两个邻边之间的表示合力的大小和方向 这个法则叫做 说明 1 合力与分力可以等效替代 2 不仅力的合成遵循平行四边形定则 一切矢量的运算都遵循这个定则 平行四边形 对角线 平行四边形定则 两个人共提一桶水 要想省力 两个人拉力间的夹角应大些还是小些 为什么 思考 提示 夹角应小一些 两个力的大小确定时 合力随这两个力之间夹角的减小而增大 反之 保证合力不变时 在这个问题中 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夹角的减小而减小 因此 夹角小一些 会更省力 思考 三 共点力如果一个物体受到两个或多个力的作用 这些力共同作用在同一点上 或者虽不作用在同一点上 但它们的延长线交于一点 这样的一组力叫共点力 力的合成的平行四边形定则只适用于共点力 一 对合力与分力关系的理解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 核心要点突破 2 合力与分力间的大小关系 1 两力同向时合力最大 f f1 f2 方向与两力同向 2 两力方向相反时 合力最小 f f1 f2 方向与两力中较大的力同向 3 两力成某一角度 时 如图3 4 1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 f f1 f2 因此合力大小的范围是 f1 f2 f f1 f2 4 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 图3 4 1 1 若三个共点力f1 f2 f3的合力为f 设f1 f2 f3 显然 当三个力方向相同时 合力f最大 fmax f1 f2 f3 2 若三个力中任何一个力在另外两个力的合力的变化范围内 则合力f最小值为零 fmin 0 若三个力中任何一个力不在另外两个力的合力的变化范围内 则当较小的两个力f1与f2方向相同且与f3方向相反时 合力f最小 fmin f3 f1 f2 二 求合力的方法1 作图法 1 根据两个分力的大小和方向 用力的图示法 从力的作用点起 按同一标度作出两个分力f1 f2 2 以f1 f2为邻边作出平行四边形 从而得到f1 f2之间的对角线 3 根据表示分力的标度去度量该对角线 对角线的长度就代表了合力的大小 对角线与某一分力的夹角就可以代表合力的方向 如图3 4 2所示 f1 45n f2 60n f合 75n 53 即合力大小为75n 与f1夹角为53 图3 4 2 2 计算法可以根据平行四边形定则作出示意图 然后根据几何知识求解平行四边形的对角线 即为合力 以下是合力计算的几种特殊情况 1 相互垂直的两个力的合成如图3 4 3甲所示 图3 4 3 2 夹角为 的相同大小的两个力的合成 如图3 4 3乙 3 更特殊的是夹角为120 的两等大的力的合成 如图3 4 3丙 由几何知识得出对角线将画出的平行四边形分为两个等边三角形 故合力的大小与分力等大 1 作图时 合力 分力要共点 实线 虚线要分清 标度要唯一且适当 2 作图法和计算法均为矢量运算的通用方法 关于分力与合力 下列说法正确的是 a 合力与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 课堂互动讲练 思路点拨 正确理解合力与分力的概念及相互关系是解答此类问题的关键 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 1 下列关于合力与分力的说法不正确的是 a 合力一定大于分力b 一个合力与它的两个分力的作用点可以不同c 把物体受到的几个分力去掉 换上它们的合力 其作用效果不变d 合力是阻力时 它的每一个分力一定都是阻力 解析 选abd 力的合成遵循平行四边形定则 合力可以大于 等于 小于分力 故a错 合力与分力是从效果相同定义的 其作用点必定相同 故b错 合力与分力的作用效果相同 可以等效替换 故c正确 合力阻碍物体运动时 每一个分力不一定都是阻力 故d错误 2010年常熟测试 作用于同一质点上的二个力 大小分别为20n 15n 它们的方向可以变化 则该质点所受的二个力的合力为 a 最大值是35nb 可能是0nc 最小值是5nd 可能是20n 思路点拨 两个共点力f1和f2的合力的范围 f1 f2 f f1 f2 当它们的方向变化时 介于此范围之内的合力均有可能 解析 20n 15n两个力的合力的范围为 5n f 35n 因此 35n 5n 20n均有可能为此两个力的合力 故a c d正确 b错误 答案 acd 2 物体同时受到同一平面内三个力的作用 下列几组力的合力不可能为零的是 a 5n 7n 8nb 5n 2n 3nc 1n 5n 10nd 10n 10n 10n解析 选c 求解三个力的合力的最大值时 需满足三个力同方向 即f合 f1 f2 f3 而求解三个力的合力的最小值时 需看三个力的大小是否能构成三角形 若能则最小值为零 若不能则大于零 物体受到两个力f1和f2 f1 30n 方向水平向左 f2 40n 方向竖直向下 求这两个力的合力f 思路点拨 利用平行四边形定则求合力的方法有作图法和计算法 作图法要选取统一的标度 严格作出力的图示 然后再去量度合力对应的对角线的大小和方向 而计算法只要根据平行四边形定则作出示意图 再利用三角形知识求出合力的对角线即可 解析 图解法 取单位长度为10n的力 则分别取3个单位长度 取4个单位长度自o点引两条有向线段of1和of2 以of1和of2为两个邻边 作平行四边形如图3 4 4所示 则对角线of就是所要求的合力f 量出对角线的长度为5个单位长度 则合力的大小f 5 10n 50n用量角器量出合力f与分力f1的夹角 为53 图3 4 4 计算法 实际上是先运用数学知识 再回到物理情景 在如图3 4 4所示的平行四边形中 off1为直角三角形 根据直角三角形的几何关系 可以求得斜边of的长度和of与of1的夹角 将其转化为物理问题 就可以求出合力f的大小和方向 则 答案 合力大小为50n 其方向与分力f1的夹角 为53 方法总结 作图法 和 计算法 各有优缺点 作图法 便于理解矢量的概念 形象直观 但不够精确 会出现误差 计算法 是先用平行四边形定则作图 再通过几何知识用数学方法求出合力 作图时 尽量通过添加辅助线从而得到一些特殊的三角形 如直角三角形 等边三角形 等腰三角形等 这样便于计算 3 三个共点