高中物理 第三章 相互作用 4 力的合成课件 新人教版必修11.ppt

4力的合成 第三章相互作用 内容索引 自主预习预习新知夯实基础 重点探究启迪思维探究重点 达标检测检测评价达标过关 自主预习 一 力的合成1 合力与分力当一个物体受到几个力的共同作用时 我们常常可以求出这样一个力 这个力产生的跟原来几个力的共同效果相同 这个力就叫做那几个力的 原来的几个力叫做 2 力的合成 1 定义 求的过程叫做力的合成 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作平行四边形 这两个邻边之间的就代表合力的大小和方向 效果 合力 分力 几个力的合力 邻边 对角线 如图1所示 表示f1与f2的合力 图1 f 二 共点力1 定义 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 这样的一组力叫做共点力 2 力的合成的平行四边形定则 只适用于共点力 同一点 延长线交于一点 1 判断下列说法的正误 1 合力与原来那几个力同时作用在物体上 2 合力的作用可以替代原来那几个力的作用 它与那几个力是等效替代关系 3 合力总比分力大 4 作用在一个物体上的两个力 如果大小相等 方向相反 则这两个力一定是共点力 答案 即学即用 答案 2 两个共点力互相垂直 f1 8n f2 6n 则它们的合力大小f n 合力与f1间的夹角 已知sin53 0 8 cos53 0 6 10 37 重点探究 答案夹角应小些 提水时两个孩子对水桶拉力的合力的大小等于一桶水所受的重力 合力不变时 两分力的大小随着两个力之间夹角的减小而减小 因此夹角越小越省力 一 合力与分力的关系 导学探究 1 一个成年人或两个孩子均能提起同一桶水 那么该成年人用的力与两个孩子用的力的作用效果是否相同 二者能否等效替代 答案作用效果相同 两种情况下的作用效果均是把同一桶水提起来 能够等效替代 答案 2 两个孩子共提一桶水时 要想省力 两个人拉力间的夹角应大些还是小些 为什么 知识深化 合力与分力的关系两分力大小不变时 合力f随两分力夹角 的增大而减小 随 的减小而增大 1 两分力同向 0 时 合力最大 f f1 f2 合力与分力同向 2 两分力反向 180 时 合力最小 f f1 f2 合力的方向与较大的一个分力的方向相同 3 合力的取值范围 f1 f2 f f1 f2 合力可以大于某一分力 也可以小于某一分力 还可以等于某一分力 解析在夹角小于180 范围内 合力的大小随两力夹角的增大而减小 随夹角的减小而增大 选项a错误 d正确 合力的大小可能比分力大 也可能比分力小 还有可能等于分力 选项b c错误 例1关于两个大小不变的分力与其合力的关系 下列说法正确的是a 合力的大小随两力夹角增大而增大b 合力的大小不能小于分力中最小者c 合力的大小一定大于分力中最大者d 两个分力夹角小于180 时 合力大小随着夹角的减小而增大 答案 解析 解析两力合成时 有 f1 f2 f f1 f2 当两力夹角为零时合力最大 最大值为9n 7n 16n 当夹角为180 时合力最小 最小值为9n 7n 2n 故合力介于2n至16n之间 a正确 b c d错误 例2力是矢量 它的合成与分解遵循平行四边形定则 则下列关于大小分别为7n和9n的两个力的合力的说法正确的是a 合力可能为3nb 合力不可能为9nc 合力一定为16nd 合力可能为1n 答案 解析 二 合力的求解 1 作图法 如图2所示 图2 2 计算法 1 两分力共线时 若f1 f2两力同向 则合力f f1 f2 方向与两力同向 若f1 f2两力反向 则合力f f1 f2 方向与两力中较大的同向 2 两分力不共线时 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 以下为两种特殊情况 图3 图4 若 120 则合力大小等于分力大小 如图5所示 图5 例3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 答案50n 与f1的夹角为53 斜向左下 答案 解析 解析解法一图解法 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 方向斜向左下 解法二计算法实际上是先运用数学知识 再回到物理情景中 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f的大小和方向 的夹角为53 方向斜向左下 1 作图法求合力时 各个力的图示必须采用同一标度 并且所选力的标度的比例要适当 2 平行四边形定则是矢量运算的通用法则 适用于任何矢量的运算 针对训练两个大小相等的共点力f1 f2 当它们之间的夹角为90 时合力的大小为20n 则当它们之间夹角为120 时 合力的大小为 答案 解析 解析设f1 f2 f 当它们之间的夹角 90 时 如图甲所示 当两分力f1和f2之间夹角变为 120 时 同理画出平行四边形 如图乙所示 达标检测 1 2 3 4 解析在两个分力大小一定 但是夹角逐渐增大的过程中 合力将一直减小 180 时为两个力的差 最小 故选项b正确 1 合力大小与夹角的关系 作用在物体上同一点的两个力之间的夹角由0 逐渐增大到180 的过程中 合力的大小将a 逐渐增大b 逐渐减小c 先增大后减小d 先减小后增大 答案 解析 1 2 3 4 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 合力大小范围 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 解析 1 2 3 4 解析如图所示 定滑轮只改变力的方向 不改变力的大小 所以绳的拉力f1 f2 100n 柱顶所受压力大小f 2f1cos30 2 100 3 合力的计算 如图6所示 水平地面上固定着一根竖直立柱 某人用绳子通过柱顶的光滑定滑轮将100n的货物拉住 已知人拉着绳子的一端 且该绳端与水平方向夹角为30 则柱顶所受压力大小为a 200nc 100n 答案 解析 图6 1 2 3 4 答案 解析 4 合力的计算 如图7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