高中物理 第3章 相互作用 4 力的合成课件 新人教版必修1.ppt

第三章 4力的合成 课前预习 当一个物体受到几个力共同作用时 如果一个力的 跟这几个力的共同 相同 这一个力叫做那几个力的 那几个力叫做这个力的 合力与分力的关系为 关系 合力与分力 作用效果 作用效果 合力 分力 等效替代 1 力的合成 求几个力的 的过程 2 两个力的合成 1 遵循法则 2 方法 以表示这两个力的线段为 作平行四边形 这两个邻边之间的对角线表示 3 两个以上的力的合成方法 先求出任意两个力的合力 再求出这个合力与 的合力 直到把 都合成进去 最后得到的结果就是这些力的合力 力的合成 合力 平行四边形定则 邻边 合力的大小和方向 第三个力 所有的力 1 定义 几个力如果都作用在物体的 或它们的 这几个力就叫做共点力 2 力的合成适用范围 力的合成遵从平行四边形定则 只适用于 共点力 同一点 作用线相交于同一点 共点力 判一判 1 两个力的合力一定等于这两个力的代数和 2 两个力的合力一定大于其中任意一个力的大小 3 两个力的合力的方向可能与两个分力的方向都不相同 4 共点力一定作用于物体上的同一点 5 共点力一定作用于同一物体上 解析 大人的拉力与两小孩的拉力效果相同 a正确 由共点力的合成法则知合力一定 夹角越大 分力越大 故b c错 d正确 ad 方法 先求出f1和f2的合力f12 再求出f3和f4的合力f34 最后将f12和f34合成 课内探究 如图所示是大家都很熟悉的 曹冲称象 的故事 图中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 探究一对合力与分力的进一步理解 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 1 合力与分力的相关性 1 等效性 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同 它们在效果上可以相互替代 2 同体性 各个分力是作用在同一物体上的 分力与合力为同一物体 作用在不同物体上的力不能求合力 3 瞬时性 各个分力与合力具有瞬时对应关系 某个分力变化了 合力也同时发生变化 2 合力与分力间的大小关系当两分力f1 f2大小一定时 1 两力同向时合力最大 f f1 f2 方向与两力同向 2 两力方向相反时 合力最小 f f1 f2 方向与两力中较大的力同向 3 两力夹角为 时 如图 合力随 的增大而减小 合力大小的范围是 f1 f2 f f1 f2 特别提醒 1 在力的合成中分力是实际存在的 每一个分力都有对应的施力物体 而合力没有与之对应的施力物体 2 合力为各分力的矢量和 合力可以大于两个分力中的任何一个力 也可以小于两分力中的任何一个力 还有可能和分力大小相等 解题指导 解答本题时需要把握以下两点 1 合力与分力作用效果相同 但不同时作用在物体上 2 合力与分力遵循平行四边形定则 d bd 解析 由题意可知 弹簧秤是测量小桶的重力 而与绳子的长短无关 故a错误 b正确 合力一定 当两绳的夹角越大时 分力也越大 甲图中绳的拉力之间的夹角小于乙图中的夹角 则甲图中绳的拉力比乙图中的小 故c错误 d正确 故选b d 两人同拉一辆车如下图所示 每人都用100牛的力拉 车受到的拉力一定是200牛吗 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 探究二求合力的方法 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 以下为求合力的两种特殊情况 特别提醒 1 作图时 合力 分力要共点 实线 虚线要分清 标度要唯一且适当 2 作图法和计算法均为矢量运算的通用方法 解题指导 本题可用作图法或计算法求解 1 作图法简单 直观 是物理学中常用的方法之一 但不够精确 2 在应用计算法时 要画出力的合成的示意图 3 两力夹角为特殊角 如120 90 等 时 应用计算法求合力更简单 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 作图法如下图甲所示 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 作出平行四边形和对角线oc 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 b 1 实验目的 1 验证两个力合成时的平行四边形定则 2 通过验证力的平行四边形定则 培养用图象法处理实验数据并得出结论的能力 2 实验原理若某个力f 的作用效果与两个力f1 f2的共同作用效果都能使橡皮条伸长到同一点 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 分析在实验误差允许的范围内是否大小相等 方向相同 即可验证平行四边形定则 探究三实验 验证力的平行四边形定则 3 实验器材方木板 白纸 弹簧测力计 两个 橡皮条 细绳套 两个 三角板 刻度尺 图钉 若干 铅笔 4 实验过程 1 钉白纸 用图钉把白纸固定在水平桌面上的方木板上 2 拴绳套 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的a点 橡皮条的另一端拴上两个细绳套 4 一个力拉 只用一个测力计 通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置o 记下测力计的读数和细绳的方向 5 重复 改变f1和f2的夹角和大小 再做两次 5 数据处理 1 理论值 在白纸上按比例从o点开始作出两个弹簧测力计的拉力f1和f2的图示 利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力f 2 测量值 按同样的比例用刻度尺从o点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力f 的图示 3 相比较 比较f 与用平行四边形定则求得的合力f在实验误差允许的范围内是否相等 6 操作技巧及注意事项 1 正确使用弹簧测力计 弹簧测力计的选取方法 将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉 若两只弹簧测力计在对拉过程中 读数相同 则可选 若读数不同 应另换 直至相同为止 弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用 使用前要检查指针是否在零刻度线上 否则应校正零位 被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致 拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦 读数时应正对 平视刻度 2 实验注意事项 不要直接以橡皮条端点为结点 可拴一短细绳连两细绳套 以三绳交点为结点 应使结点小些 以便准确地记录结点o的位置 互成角度两个力的合力的变化 看橡皮条结点o的位置变化 而在每次实验中橡皮条结点的位置一定不能改变 经验得知两个分力f1 f2间夹角 越大 用平行四边形作图得出的合力f的误差也越大 所以实验中不要把 角取得太大 一般以不大于90 为最佳 橡皮条 细绳 测力计应在同一平面内 测力计的挂钩应避免与纸面摩擦 拉橡皮条的细线要长些 标记每条细线方向的方法是使视线通过细线垂直于纸面 在细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置 并使这两个点的距离要尽量远些 作图要用尖铅笔 图的比例要尽量大些 要用严格的几何方法作出平行四边形 图旁要画出表示力的比例线段 且注明每个力的大小和方向 b 只用一只弹簧测力计 通过细绳拉橡皮条 使它的伸长量与两个弹簧测力计拉时相同 读出此时弹簧测力计的示数f 和记下细绳的方向 请指出以上步骤中的错误或疏漏 a中是 b中是 2 该学习小组纠正了 1 中的问题后 某次实验中两个弹簧测力计的拉力f1 f2已在图中画出 图中的方格每边长度表示2n o点是橡皮条的结点 请用直角三角板严格作出合力f的图示 并求出合力的大小为 没有记录两拉力的方向 没有说明要把结点拉至o点 3 乙图是马诗雨同学在白纸上根据实验结果作出的力的示意图 f和f 中 是f1和f2合力的实际测量值 解题指导 掌握实验原理及操作步骤是解题的关键 f 1 实验记录纸如图乙所示 两弹簧测力计共同作用时 o点为结点的位置 拉力f1和f2的方向分别过p1和p2点 一个弹簧测力计拉橡皮筋时 拉力f3的方向过p3点 力f1的大小如弹簧测力计所示 f1 n 已知f2 2 63n f3 4 41n 2 同学们在操作过程中有如下议论 其中正确是 a 两根细绳必须等长b 弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行c 同一次实验中只要橡皮筋的伸长量相同 结点o点的位置可以变动d 橡皮条应该与两绳夹角的角平分线在同一直线上 3 请在答题纸上作出f1和f2的合力f 标度已给出 并求出合力f n 2 92 b 4 30 解析 1 由图知1n之间有10小格 一个小格代表0 1n 所以弹簧测力计的示数为2 92n 2 通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条时 并非要求两细绳等长 故a错误 测量力的实验要求尽量准确 为了减小实验中因摩擦造成的误差 操作中要求弹簧秤 细绳 橡皮条都应与木板平行 故b正确 本实验采用 等效法 为了使两次拉伸橡皮条的效果相同 要求两次拉橡皮条时必须将其结点拉至同一个位置 结点o点的位置不可以变动 故c错误 两细线拉橡皮条时 只要确保拉到同一点即可 不一定橡皮条要在两细线的夹角平分线上 故d错误 故选b 3 根据平行四边形定则先作出f2与f1的合力 如图所示 由图得f1 f2的合力大小4 30n 素养提升 1 平衡状态 物体保持静止或匀速直线运动的状态 2 平衡条件 合力为零 共点力作用时