高中物理 第4章 怎样求合力与分力 4.1 怎样求合力课件 沪科版必修1.ppt

4 1怎样求合力 第4章怎样求合力与分力 目标定位 1 知道合力与分力的概念及力的合成的概念 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 内容索引 知识探究新知探究点点落实 达标检测当堂检测巩固反馈 知识探究 答案作用效果相同 可以等效替代 如图1所示 用一个弹簧测力计a可把物体提起悬挂在空中 用两个弹簧测力计b c也可以把该物体提起悬挂在空中 那么一个弹簧测力计的力与两个弹簧测力计的力有什么关系 一 合力与分力 答案 问题设计 图1 1 合力与分力 当一个物体受到几个力共同作用时 如果能用另外一个力它们 并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果 那么这个力就叫做那几个力的 那几个力叫做这个力的 2 合力与分力的关系 1 等效性 合力与分力产生的效果 可以 2 同体性 各个分力是作用在上的 作用在不同物体上的力不能求合力 要点提炼 代替 相同 合力 分力 相同 等效替代 同一物体 二 用平行四边形定则求合力 答案不等于 1 如图1中 弹簧测力计a的示数为f 弹簧测力计b c的示数分别为f1 f2 f1 f2的示数相加正好等于f吗 答案 问题设计 答案等效替代 2 按教材提供的实验探究方法做一做该实验 并回答下列问题 1 两次实验要把橡皮筋的下端拉到同一位置 这体现了什么物理思想 答案 答案平行四边形 2 严格按照力的图示法作出两分力f1 f2及它们的合力f 用虚线把合力f的箭头端分别与两个分力的箭头端连接 所成的图形是什么 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 3 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 答案 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为 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 2 合力一定大于其中一个分力吗 答案 1 力的合成遵守定则 如图3所示 平行四边形的两邻边表示 表示合力的大小和方向 要点提炼 图3 平行四边形 两分力 对角线 2 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 三 矢量和标量 1 矢量 在物理学中 把既有大小又有 并且按定则进行合成的物理量称为矢量 2 标量 只有大小 的物理量称为标量 3 矢量和标量的区别两者运算法则不同 矢量运算遵循 标量的合成按照算术法则相加 如质量分别为m1 3kg m2 4kg的两个物体的总质量一定等于7kg 而f1 3n f2 4n的两个力的合力 却可以等于1 7n之间的任何一个值 方向 平行四边形 没有方向 平行四边形定则 注意有方向的物理量不一定是矢量 如电流有方向 但电流的运算不遵循平行四边形定则 所以电流是标量 四 计算合力大小的方法 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 1 相互垂直的两个力的合成 即 90 f合 f合与f1的夹角的正切值tan 如图4所示 图4 2 两个等大的力的合成 平行四边形为菱形 利用其对角线互相垂直平分的特点可解得f合 如图5所示 若 120 则合力大小等于分力大小 如图6所示 图6 图5 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分力都大d f大小不能小于f1 f2中最小者 答案 解析 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可以比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 例2大小分别是30n和25n的两个共点力 对于它们合力大小的判断 下列说法正确的是a 0 f 55nb 25n f 30nc 25n f 55nd 5n f 55n 答案 解析 解析合力的最小值fmin 30n 25n 5n合力的最大值fmax 30n 25n 55n所以选项d正确 二 求合力的方法例3杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥 如图7甲所示 挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺穹苍 塔的两侧32对钢索连接主梁 呈扇面展开 如巨型琴弦 正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲 乙图是斜拉桥钢索的简化图 假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30 每根钢索中的拉力都是3 104n 那么它们对塔柱形成的合力有多大 方向如何 图7 答案5 2 104n方向竖直向下 答案 解析 解析把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力 以它们为邻边画出一个平行四边形 其对角线就表示它们的合力 由对称性可知 合力方向一定沿塔柱竖直向下 下面用两种方法计算这个合力的大小 解法一作图法 如图甲所示 自o点引两根有向线段oa和ob 它们跟竖直方向的夹角都为30 取单位长度为1 104n 则oa和ob的长度都是3个单位长度 量得对角线oc长为5 2个单位长度 所以合力的大小为f 5 2 1 104n 5 2 104n 解法二计算法 如图乙所示 根据这个平行四边形是一个菱形的特点 如图乙所示 连接ab 交oc于d 则ab与oc互相垂直平分 即ab垂直于oc 在直角三角形aod中 aod 30 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 矢量与标量矢量合成遵循平行四边形定则 标量合成用算术法则相加 达标检测 1 合力与分力的关系 两个共点力的大小分别为f1 15n f2 8n 它们的合力大小不可能等于a 9nb 25nc 8nd 21n 答案 1 2 3 4 解析 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 2 矢量和标量 多选 关于矢量和标量 下列说法中正确的是a 矢量是既有大小又有方向的物理量b 标量是既有大小又有方向的物理量c 位移 10m比5m小d 10 比5 的温度低 答案 1 2 3 4 解析 解析由矢量和标量的定义可知 a对 b错 位移的正 负号只表示方向 不表示大小 其大小由数值的绝对值决定 因此 10m表示的位移比5m表示的位移大 温度的正 负号表示温度的高低 10 比5 的温度低 c错 d对 3 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8所示 则滑轮受到绳子的作用力大小为 g取10n kg 答案 1 2 3 4 解析 图8 解析悬挂重物的绳的张力是t 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 1 2 3 4 4 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 1 2 3 4 答案50n 方向为与f1的夹角为53 斜向左下 答案 解析 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 量出对角线的长度为5个单位长度 则合力的大小