高考物理总复习 主题二 相互作用与运动定律 2.1.4力的合成课件 新人教版.ppt

2 1 4力的合成 一 合力与分力 当一个物体受到几个力的共同作用时 可以用一个力代替它们 这个力产生的效果跟原来几个力共同作用的效果相同 那么这个力就叫做那几个力的 原来的几个力叫做 合力 分力 思维拓展 如图1所示是大家都很熟悉的 曹冲称象 的故事 请思考 曹冲根据什么得到大象和船上石头的重力相等 其中包含什么思想方法 请你结合生活经验再举一个相似的例子 提示 在船的吃水线相同的情况下 一头大象的重力与一堆石头的重力相当 其中包含了等效替代的思想方法 即一头大象和一堆石头的作用效果相同 结合生活经验举例 一桶水可以由一个成年人单独提起 也可以由两个小孩共同提起 两个小孩对水桶的作用效果与一个成年人对水桶的作用效果相同 图1 二 力的合成1 定义 求几个力的 的过程 2 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 这个法则叫平行四边形定则 3 合力的大小 两个力合成时 两个分力间的夹角越大 合力就越小 合力的大小范围是 f1 f2 f f1 f2 合力 平行四边形 对角线 思维拓展 两人同拉一辆车 如图2所示 每人都用100n的力拉 车受到的拉力一定是200n吗 提示不一定 两个力的合力并非等于两个力大小之和 应根据平行四边形定则 用作图或者计算的方法求得合力 图2 三 共点力1 定义 作用在 或它们的延长线 的一组力 2 力的合成适用范围 力的合成的平行四边形定则 只适用于 同一点上 交于一点 共点力 思考判断 1 共点力一定作用于物体上的同一点 2 共点力一定作用于同一物体上 3 作用于同一物体上的所有力都是共点力 4 作用于不同物体上的两个力 只要作用线交于一点 就可以进行力的合成 合力与分力的关系 要点归纳 1 合力与分力的三性 2 合力与分力的大小关系 精典示例 例1 下列关于合力的叙述中正确的是 a 合力是原来几个力的等效替代 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同b 两个力夹角为 0 180 它们的合力随 增大而增大c 合力的大小总不会比分力的代数和大d 不是同时作用在同一物体上的力也能进行力的合成运算 解析力的合成的基本出发点是力的等效替代 合力是所有分力的一种等效力 它们之间是等效替代关系 合力和作用在物体上各分力间的关系 在效果上是和各分力的共同作用等效 而不是与一个分力等效 a正确 只有同时作用在同一物体上的力才能进行力的合成的运算 d错误 就合力与诸分力中的一个分力的大小相比较 则合力的大小可以大于 等于或小于该分力的大小 这是因为力是矢量 力的合成遵循平行四边形定则 合力的大小不仅跟分力的大小有关 而 且跟分力的方向有关 根据力的平行四边形定则和数学知识可知 两个分力间夹角为 0 180 它们的合力随 增大而减小 当 0 时 合力最大 为两分力的代数和 当 180 时 合力最小 等于两分力的代数差 所以合力的大小总不会比分力的代数和大 故b c错误 答案a 误区警示 力具有矢量性 力的合成不能简单地从代数加法入手 误以为合力一定大于分力 合力与分力之间不是简单的代数加法关系 它们满足平行四边形定则 合力的大小与方向取决于分力的大小及方向 合力的大小范围为 f1 f2 f f1 f2 具体取值应取决于两个分力的夹角 针对训练1 多选 已知两个分力的大小为f1 f2 它们的合力大小为f 下列说法中不正确的是 a 不可能出现f f1同时f f2的情况b 不可能出现f f1同时f f2的情况c 不可能出现f f1 f2的情况d 不可能出现f f1 f2的情况解析如果f1与f2大小相等 方向相反 则其合力为零 既小于f1又小于f2 故选项a错误 如果f1 f2同向 则合力f f1 f2 既大于f1又大于f2 故选项b错误 合力f的范围为 f1 f2 f f1 f2 因此 选项c错误 d正确 答案abc 求合力的方法 要点归纳 1 作图法 根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形 然后用测量工具测量出合力的大小 方向 具体操作流程如下 2 计算法 可以根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图 然后由几何知识求解对角线 即为合力 以下为求合力的三种特殊情况 精典示例 例2 如图3所示 两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头 其中一人用了450n的拉力 另一个人用了600n的拉力 如果这两个人所用拉力的夹角是90 求它们的合力 图3 思路点拨人的拉力是牌匾受到的两个力 明确了它们的大小和方向 可用作图法或计算法求出合力 解析法一作图法如图所示 用图示中的线段表示150n的力 用一个点o代表牌匾 依题意作出力的平行四边形 用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍 故合力大小为f 150 5n 750n 用量角器量出合力f与f1的夹角 53 答案750n 方向与较小拉力的夹角为53 针对训练2 两个大小相等的共点力f1 f2 当它们间的夹角为90 时 合力大小为20n 那么当它们之间的夹角为120 时 合力的大小为 答案b 多个分力的合成方法 要点归纳 1 合成方法 多个力合成时 根据平行四边形定则先任选两个分力求出它们的合力 用求得的结果再与第三个分力求合力 直到求得所有分力的合力 2 合成技巧 求解多分力的合力时 一般常见的合成技巧如下 1 将共线的分力合成 方向相同或相反 2 将相互垂直的分力合成 3 两分力大小相等 夹角为120 时 合力大小等于分力大小 方向沿它们夹角的角平分线方向 3 三个力合力范围的确定 1 最大值 三个力方向相同时 三力合力最大 fm f1 f2 f3 2 最小值 若一个力在另外两个力的和与差之间 则它们的合力的最小值为零 若一个力不在另外两个力的和与差之间 则它们的合力的最小值等于三个力中最大的力减去另外两个力的和 精典示例 例3 5个力同时作用于质点m 此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线 如图4所示 这5个力的合力的大小为f1的 a 3倍b 4倍c 5倍d 6倍 图4 方法点拨先将f1与f4合成 再将f2与f5合成 最后求5个力的合力 解析如图所示 f1与f3箭头相连后形成以f1和f4为邻边的平行四边形 f3为所夹的对角线 即f1与f4的合力为f3 同理可知 f2与f5的合力也为f3 故5个力的合力等于3倍的f3 又f3等于2倍的f1 则5个力的合力等于6倍的f1 d正确 答案d 方法总结 1 五个力可根据特点分组合成 2 要利用好正六边形的几何特性 针对训练3 如图5所示 在同一平面内 大小分别为1n 2n 3n 4n 5n 6n的六个力共同作用于一点 其合力大小为 a 0b 1nc 2nd 3n 图5 解析先分别求1n和4n 2n和5n 3n和6n的合力 大小都为3n 且三个合力互成120 角 如图所示 根据平行四边形定则知 图中三个力的合力为零 即题中所给六个力的最终合力为零 故a正确 b c d错误 答案a 1 多选 两个共点力f1 f2大小不同 它们的合力大小为f 则 a f1 f2同时增大一倍 f也增大一倍b f1 f2同时增加10n f也增加10nc f1增加10n f2减少10n f一定不变d 若f1 f2中的一个增大 f不一定增大 解析f1 f2同时增大一倍 f也增大一倍 选项a正确 f1 f2同时增加10n f不一定增加10n 选项b错误 f1增加10n f2减少10n f可能变化 选项c错误 若f1 f2中的一个增大 f不一定增大 选项d正确 答案ad 2 某同学在单杠上做引体向上 在图中的四个选项中双臂用力最小的是 解析根据两个分力大小一定时 夹角增大 合力减小可知 双臂拉力的合力一定 等于同学自身的重力 双臂的夹角越大 所需拉力越大 故双臂平行时 双臂的拉力最小 故b正确 答案b 3 多选 作用在同一点的两个力 大小分别为5n和2n 则它们的合力可能是 a 5nb 4nc 2nd 9n解析根据 f1 f2 f f1 f2得 合力的大小范围为3n f 7n 故选