【志鸿全优设计】高中物理 第5章第1节力的合成目标导学 鲁科版必修1.doc

第1节力的合成一、合力与分力关系的正确理解1合力与分力的特性（1）等效性：合力与几个分力是等效替代关系。（2）同时性：各个分力同时作用在同一物体上，当某个分力发生变化时，合力也随之变化。（1）两个力的合力的大小可以比两个分力的大小都大吗？可以比两个分力的大小都小吗？提示：既可以比两个分力都大、也可以比两个分力都小。根据前面的讨论，两个分力f1、f2合成时，合力的变化范围|f1f2|f|f1f2|，若f13 n，f24 n，则1 nf7 n，可见f可以比f1、f2都大，也可以比f1、f2都小。（2）怎样确定三个力的合力范围？提示：设三个力大小分别为f1、f2、f3。（1）其合力的最大值为fmaxf1f2f3。（2）合力的最小值：如果三个力中其中任意一个力的大小在另外两个力的合力范围内，即|f1f2|f3|f1f2|，则合力最小值可以为零。如果不满足中条件，合力的最小值应为最大的力与另外两个较小的力的差，方向与最大的力同向。【例1】两个共点力f12 n，f24 n，它们的合力f的大小可能是（）a1 n b3 n c5 n d7 n解析：f1与f2的合力f的大小范围是|f1f2|f|f1f2|即2 nf6 n，故选b、c。答案：bc11关于两个分力f1、f2及它们的合力f的说法，下列叙述中正确的是（）a合力f一定与f1、f2共同作用产生的效果相同b两力f1、f2一定是同种性质的力c两力f1、f2一定是同一个物体受到的力d两力f1、f2与f是物体同时受到的三个力二、合力的求法1图解法：从力的作用点起，依两个分力的作用方向按同一标度作出两个分力f1、f2，并把f1、f2作为邻边作出平行四边形，这个平行四边形的对角线的长度按同一标度表示合力的大小，对角线的方向就是合力的方向，通常可以用量角器直接量出合力f与某一分力的夹角。2计算法：可以根据平行四边形法则作出示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力。以下为求合力的两种常见情况：（1）相互垂直的两个力的合成：（即90）；f合，f合与f1的夹角正切值tan，如图所示。（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2fcos，f合与每一个分力夹角为，如图，若120，则f合2fcosf，即合力大小等于分力大小。【例2】力f14 n，方向向东；f23 n，方向向北。求这两个力合力的大小和方向。解析：本题可以用作图和计算法两种方法求解。作图法：（1）用单位长度的线段代表1 n。作出f1为4个单位长度，f2为3个单位长度，并标明方向，如图所示。（2）以f1和f2为邻边作平行四边形，连接两邻边所夹的对角线。（3）用刻度尺量出表示合力的对角线长为5.1个单位长度，所以合力大小f1 n5.15.1 n。（4）用量角器量得f与f2的夹角53，即合力方向为北偏东53。计算法：分别作出f1、f2的示意图，如图所示平行四边形及对角线。在直角三角形中：f n5 n合力f与f2的夹角为，则：tan，查表得53。答案：5 n，方向为北偏东53（1）两个以上的力合成时，怎样求出这些力的合力？（2）大小相等的两个力f，夹角为120，它们的合力是多大？大小相等均为f的三个力两两夹角为120，它们的合力为多大？合力一定大于分力吗？答案：（1）逐个合成相当于各力矢量依次首尾相接从始到终的有向线段。（2）f0不一定21一个物体同时受到f1、f2、f3三个共点力的作用，其合力为f。若已知f1、f2和f的大小、方向如图所示，试用作图法求出力f3。三、验证平行四边形定则实验原理：互成角度的两个力f1和f2共同作用产生的效果与一个力f作用产生的效果都是使橡皮条伸长到某点o，则f为f1和f2的合力，作出f的图示，再根据平行四边形定则作出f1和f2的合力f的图示，比较f、f是否在实验误差允许的范围内相等，就验证了力的平行四边形定则。本实验中应采取哪些措施来减小实验误差，提高实验精度？提示：实验中，为能准确地标明拉力的方向，与结点o相连的细绳要稍长一些，标记细绳的方向时，应使视线垂直于纸面，在纸上标出的两个定位点间的距离要稍大些。在不超出橡皮条的弹性限度，且各个拉力均不超出弹簧测力计量程的前提下，拉力均应适当大一些。标度应选择恰当，以使表示各力大小的线段都能稍长一些。实验总是有误差的。由作图法得到的f和直接测量得到的f不可能完全重合。但如相差不大（大小、方向均相差不大），在误差允许范围内，可以认为f与f相等。经验表明，两个分力f1与f2间的夹角越大，f与f间的偏差也越大，所以实验中不宜把角取得太大。当改变分力的大小和夹角再做两次实验时，最好使其中一次的合力仍与第一次相同，以使我们从实验中体验到，虽然两个分力的大小、方向均不相同，但合力却可能相同。【例3】某同学在家中尝试验证平行四边形定则，他找到三条相同的橡皮筋（遵循胡克定律）和若干小重物，以及刻度尺、三角板、铅笔、细绳、白纸、钉子，设计了如下实验：将两条橡皮筋的一端分别挂在墙上的两个钉子a、b上，另一端与第三条橡皮筋连接，结点为o，将第三条橡皮筋的另一端通过细绳挂一重物（如图）。（1）为完成该实验，下述操作中必需的是_。a测量细绳的长度b测量橡皮筋的原长c测量悬挂重物后橡皮筋的长度d记录悬挂重物后结点o的位置（2）钉子位置固定，欲利用现有器材，改变条件再次验证，可采用的方法是_。解析：（1）三条相同的橡皮筋，具有相同的劲度系数，故三条橡皮筋的形变量的大小关系可代表三条橡皮筋承受的力的大小关系，故b、c项必需。a、b两点固定，则o点的位置决定了三个力的方向（因绳中的力的方向恒沿绳的方向），故d项必需。（2）最简便的方法是更换不同的小重物。若没有“钉子位置固定”的话，改变a、b钉的位置亦可。答案：（1）bcd（2）更换不同的小重物31在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套（如图）。实验中需用两个弹簧测力计分别钩住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项，其中正确的是（）a两根细绳必须等长b橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上c在使用弹簧测力计时，要注意弹簧测力计与木板平行d不超出弹性限度前提下，拉力应适当大些答案：【互动课堂】迁移训练11ac解析：只有同一个物体的受力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成。合力是对原来几个力的等效替换，可以是不同性质的