新高中物理 3.6力的合成课件 新人教版必修1.ppt

第三章 相互作用 学案6力的合成 目标定位 1 知道合力与分力及力的合成的概念 2 理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则 会用平行四边形定则求合力 知道分力与合力间的大小关系 3 知道共点力的概念 会用作图法 计算法求合力 知识探究 自我检测 一 力的合成 问题设计 1 如图1甲所示 把物块挂在一个弹簧测力计的下面 稳定时弹簧测力计的示数为f 如图乙所示 用两个弹簧测力计 方向不同 拉住同一物块 稳定时弹簧测力计示数分别为f1 f2 f与f1 f2有什么关系 f1 f2两个数值相加正好等于f吗 答案作用效果相同 可以等效替代 不等于 知识探究 甲乙 图1 2 用硬纸板剪成五个宽度相同的长条 其中四个两两长度分别相等 第五个较长些 然后用螺丝钉铆住 ae与bc cd不要铆住 如图2所示 其中ab表示一个分力 ad表示另一个分力 ac表示合力 图2 1 改变 bad的大小 观察两分力间的夹角变化时合力如何变化 答案合力随着两分力间夹角的增大而减小 随着两分力间夹角的减小而增大 2 合力一定大于其中一个分力吗 答案不一定 合力与分力的大小符合三角形三边的关系 由几何知识知 三角形两边之和大于第三边 两边之差小于第三边 因此合力大小的范围 f1 f2 f f1 f2 例如 f1 5n f2 4n 合力1n f 9n 合力f的最小值为1n 比任何一个分力都小 要点提炼 1 合力与分力 1 定义 如果一个力f产生的跟原来几个力的共同效果 我们就称f为那几个力的合力 原来的几个力叫做 2 合力与分力的相互关系 等效性 合力与分力产生的 可以等效替代 同体性 各个分力是作用在物体上的 作用在不同物体上的力不能求合力 效果 相同 分力 效果相同 同一 2 力的合成 1 定义 求的过程叫做力的合成 2 力的合成遵守定则 如图3所示 图3 几个力的合力 平行四边形 3 合力与两分力的大小关系两分力大小不变时 合力f随夹角 的增大而 随 的减小而 1 f的最大值 当 0时 fmax 2 f的最小值 当 180 时 fmin 3 合力大小的范围 f1 f2 f f1 f2 注意合力f既可以大于 也可以等于或小于原来的任意一个分力 减小 增大 f1 f2 f1 f2 二 求合力大小的方法 问题设计 1 图解法 2 计算法可以根据平行四边形定则作出力的示意图 然后由几何关系求解对角线 其长度即为合力大小 图4 图5图6 若 120 则合力大小等于分力大小 如图6所示 三 共点力及其平衡 问题设计 1 共点力一定作用于物体上的同一点吗 答案不一定 有可能是延长线或反向延长线交于一点 2 物体在两个力作用下处于平衡状态 这两个力有什么关系 物体在三个共点力作用下处于平衡状态 这三个力有什么关系 答案两个力等大反向 合力为零 三个力作用下处于平衡状态 其中两个力的合力与第三个力等大反向 要点提炼 1 共点力 如果几个力共同作用在上 或者虽不作用在同一点上 但它们的 这样的一组叫做共点力 力的合成的平行四边形定则 只适用于共点力 2 平衡状态 物体处于或的状态 物体处于平衡状态时f合 同一点 延长线交于一点 静止 匀速直线运动 0 3 共点力平衡的几条重要推论 1 二力平衡 如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态 这两个力必定大小 方向 2 三力平衡 物体在三个共点力作用下处于平衡状态时 任意两个力的合力与第三个力 三个力可以构成首尾相连的矢量三角形 3 多力平衡 物体受n个共点力作用下处于平衡状态时 其中任意一个力与剩余n 1个力的合力一定等大反向 相等 相反 等大反向 典例精析 一 合力与分力的关系 例1关于两个大小不变的共点力f1 f2与其合力f的关系 下列说法中正确的是 a f大小随f1 f2间夹角的增大而增大b f大小随f1 f2间夹角的增大而减小c f大小一定比任何一个合力都大d f大小不能小于f1 f2中最小者 解析合力随两分力间夹角的增大而减小 合力大小的范围为 f1 f2 f f1 f2 例如 当f1 5n f2 6n时 1n f 11n f可比f1 f2中的最小者小 也可以比f1 f2中的最大者大 故只有选项b正确 答案b 二 求合力的方法 例2在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上 如图7所示 如果钢丝绳与地面的夹角 a b 60 每条钢丝绳的拉力都是300n 分别用作图法和计算法求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力 计算结果小数点后保留一位有效数字 图7 解析解法一 作图法如图甲所示 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长约为5 2个单位长度 所以合力f 100 5 2n 520n 用量角器量得 coe doe 30 所以合力方向竖直向下 解法二 计算法先画出力的平行四边形 如图乙所示 其对角线 oe 就表示两个拉力f1 f2的合力f 由于oc od 因此得到的是菱形 再连接cd 两对角线垂直且平分 coo 30 在三角形oco 中oo occos30 在力的平行四边形中 各线段的长表示力的大小 合力f 2f1cos30 2 300 n 519 6n 答案见解析 三 共点力及其平衡 例3如图8所示 两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上 两绳与竖直方向的夹角都为45 日光灯保持水平 所受重力为g 则 图8 a 两绳对日光灯拉力的合力大小为gb 两绳的拉力和重力不是共点力 解析如图 两绳拉力的作用线与重力作用线的延长线交于一点 这三个力为共点力 b选项错误 由于日光灯在两绳拉力和重力作用下处于平衡状态 所以两绳的拉力的合力与重力g等大反向 a选项正确 答案ac 课堂要点小结 一 合力与分力1 力的合成遵守平行四边形定则 2 合力与分力的大小关系 1 合力随两分力间夹角的增大而减小 随夹角的减小而增大 合力大小的范围为 f1 f2 f f1 f2 2 合力可以比其中任一个分力大 也可以比其中任一个分力小 还可以等于其中任一个分力 二 计算合力的方法1 作图法 需严格作出力的图示及平行四边形 2 计算法 只需作出力的示意图和力的平行四边形 然后根据几何关系或三角函数求解 三 共点力的平衡1 平衡状态 物体处于静止或匀速直线运动的状态 2 受力特点 f合 0 1 2 3 4 1 合力与分力的关系 两个共点力的大小分别为f1 15n f2 8n 它们的合力大小等于 a 9nb 25nc 8nd 21n 自我检测 解析f1 f2的合力范围是f1 f2 f f1 f2 故7n f 23n 不在此范围的是25n 应选择b项 b 1 2 3 4 2 求合力的方法 水平横梁一端a插在墙壁内 另一端装有一小滑轮b 一轻绳的一端c固定于墙壁上 另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m 10kg的重物 cba 30 如图9所示 则滑轮受到绳子的作用力大小为 g取10n kg 图9 1 2 3 4 解析悬挂重物的绳的张力是ft mg 100n 小滑轮受到绳的作用力为沿bc bd绳两拉力的合力 如图所示 从图中可看出 cbd 120 cbf dbf 60 即 cbf是等边三角形 故f 100n 答案c 1 2 3 4 3 求合力的方法 物体只受两个力f1和f2的作用 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 解析解法一作图法取单位长度为10n的力 则分别取3个单位长度 4个单位长度 自o点引两条有向线段of1和of2分别表示力f1 f2 以of1和of2为两个邻边作平行四边形如图所示 则对角线of就是所求的合力f 量出对角线的长 1 2 3 4 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 方向斜向左下 解法二计算法在如图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间的夹角 将其转化为物理问题 就可以求出合力 1 2 3 4 f的大小和方向 则f 50n tan 为53 合力f与f1的夹角为53 方向斜向左下 答案50n 与f1的夹角为53 斜向左下 1 2 3 4 4 共点