河北省保定市涞水县义安镇高中物理 第三章 相互作用 3.4 力的合成课件 新人教版必修1.ppt

3 4力的合成 情境2 一桶水 小孩需要二个人才能提起 而大人只需要一个就能很轻松地提起它 就力的作用效果而言 小孩与大人的作用效果是否一样 情境1 小时候我们听说过曹冲称象的故事 他是怎样称出大象的重量的 今天我们学习力的合成 将接触一种很重要的物理思想方法 等效代替 生活中的等效替代 1 合力和分力 如果几个力同时作用时产生的作用效果与某一个力单独作用的效果相同 则这一个力就叫那几个力的合力 那几个力叫这一个力的分力 一 几个基本概念 2 力的合成 求几个力的合力 等效思想 分力 合力 等效代替 力的合成 二 共点力和非共点力 几个力如果都作用在物体的同一点上 或者它们的作用线相交于同一点上 这几个力叫做共点力 共点力 非共点力 力不但没有作用在同一点上 它们的延长线也不能相交于一点 力的合成的平行四边形定则 只适用于共点力 那么 分力和合力之间存在怎样的关系呢 力的合成又遵循什么规律 三 探究求合力的方法 f合 f1 f2 7n 方向在同一直线上力合成问题 两个分力同向相加 2 力的合成规律 两个分力反向相减 f合 f1 f2 1n 2 力的合成规律 方向在同一直线上的几个力的合成运算 使用直接加减的方法 同向相加 反向相减 若两个分力的方向不在同一直线上呢 想一想 合力大小跟什么因素有关 你能设计一个实验探究出合力与分力的关系吗 方向不在同一直线上力合成问题 2 力的合成规律 实验目的 探究互成角度的两个力求合力的方法 实验仪器 方木版 白纸 弹簧称 两个 橡皮条 细绳套两个 三角板 米尺 铅笔 图钉 几个 实验原理 f1 f2 f f 实验步骤 通过研究合力与分力在其作用效果上的等效性 探究得到力的平行四边形定则 1 在桌上平放一块方木板 在方木板上铺一张白纸 用图钉把白纸钉在方木板上 实验步骤 2 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点 在橡皮条的另一端栓上两条细绳套 实验步骤 注意 请设计好伸长结点的位置 以便作图 3 用两个弹簧秤分别勾住绳套 互成角度地拉橡皮条 使橡皮条伸长 结点到达某一位置o 4 用铅笔记下o点的位置和两条细绳的方向 读出两个弹簧秤的示数 实验步骤 示数 示数 注意 5 用铅笔和刻度尺在白纸上从o点沿着两条细绳的方向画直线 按着一定的标度作出两个力f1和f2 f的图示 f1 f2 f 实验步骤 6 只用一个弹簧秤 通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样位置o 读出示数 记下细绳的方向 按同一标度作出这个力f 的图示 实验步骤 注意 f 7 比较f 与用平行四边形定则求得的合力f的大小和方向 看它们是否相等 8 改变两个力的大小和夹角 再做两次实验 f1 f f o f 是理论值 f是实验值 实验步骤 f2 力的合成规律 方向不在同一直线上的两个力的合成运算 遵循平行四边形定则 如果用表示两个共点力f1和f2的线段为邻边做平行四边形 那么 合力f的大小和方向就可以用这两个邻边之对角线表示出来 这就叫做力的平行四边行定则 f合 f2 三 合力与分力的大小关系 在两个分力f1 f2大小不变的情况下 两个分力的夹角越大 合力越小 1 当两个分力方向相同时 夹角为00 合力最大 大小等于两力之和 2 当两个分力方向相反时 夹角为1800 合力最小 大小等于两力之差 3 合力大小范围 f1 f2 f f1 f2 作图法 即力的图示 求合力 f1 f2 f合 力的合成规律应用 例 已知f1 45n 方向水平向右 f2 60n 方向竖直向上 求f合 大小f合 15x5n 75n 方向 与f1成53 斜向右上方 作图时的注意事项 1 合力 分力要共点 实线 虚线要分清 2 合力 分力的标度要相同 作图要准确 3 对角线要找准 4 力的箭头别忘画 计算法求合力 上例中根据平行四边形定则可作出下图 由直角三角形可得 方向 与f1成 arcsin 4 5 斜向右上方 若物体受到两个以上的共点力作用又该如何求它们的合力 多个力的合成 先求f1和f2的合力f4 再求f4与f3的合力f合 合力可以大于分力 也可以小于分力 还可以等于分力 f2 f1 f合 f1 f2 取值范围 注意 同一直线上力的合成是平行四边形定则应用的特例 合力与分力之间大小关系 合力是否一定比分力大 6 合力与分力间夹角 关系 0 时 即f1 f2共线同方向 合力为多大 180 时 即f1 f2共线反方向 合力为多大 合力的取值范围 夹角 越大 合力如何变化 f合可能大于 等于 小于f1 f2 f合随f1和f2的夹角增大而减小 f合 f1 f2合力方向与两个力的方向相同 f合 f1 f2 合力方向与分力f1 f2中较大的方向相同 f1 f2 f合 f1 f2 bd 1 下列关于分力与合力的说法中正确的是 a 分力与合力同时作用在物体上b 分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同c 合力总是大于分力d 两个分力大小一定 夹角在0 到180 之间时 夹角越大 合力越小 ab 2 作用在物体上的两个力 f1 10n f2 2n 若它们之间的夹角可任意 那么它们的合力可能是 a 8nb 11nc 0nd 1n 3 三个共点力的大小分别为2n 3n 4n 则它们的合力的最大值是 最小值是 若三个力分别为2n 3n 6n呢 9n 0 d 4 一个重为20n的物体置于光滑的水平面上 当用一个f 5n的力竖直向上拉该物体时 如图所示 物体受到的合力为 a 15nb 25nc 20nd 0 w 静态平衡 5 如图所示 电灯的重力g 10n bo与顶板间的夹角 为60o ao绳水平 求绳ao bo受到的拉力f1 f2是多少 答案 f1 fctg60o 10ctg60of2 f sin60o 10 sin60o 3 用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中 如图所示 已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30 和60 则ac绳和bc绳中的拉力分别为 a b c d a 7 在 验证力的平行四边形定则 实验中 使b弹簧秤从图示位置开始顺时针缓慢转动 在这过程中保持o点位置不变和a弹簧秤的拉伸方向不变 则关于a b弹簧秤的读数变化是 a a增大 b减小b a减小 b增大c a减小 b先增大后减小