高中物理 第三章《力的合成》学案 新人教版必修1.doc

3.4力的合成学案【课标要求】1.从力的等效性理解合力及力的合成的概念；2.理解两个互成角度的共点力的合成遵循平行四边形定则；【学习重难点】重点：通过探索求合力的方法力的平行四边形定则，会用作图法求共点力的合力；难点：探究合力的大小与分力的大小随角度的变化关系；【课前预习】1.合力与分力的定义一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力叫做那几个力的 。原来的几个力叫做 。注意：在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效代替。而不是物体又多受了一个合力2.力的合成（1）力的合成定义：（2）思考：力的合成就是找一个力去代替几个已知力，而不是改变其作用效果。那么如何找到这个力呢？例如：（1）一个物体受到两个共点力的大小分别是f1=15n，f2=9n，方向在一条直线上都向东，求物体所受到的合力；（2）如果物体现在又受到一个向西的力f3=28n，求此时物体所受到的合力？(3）同一直线上两个力的合力，与两个力的大小、方向两个因素有关。若两力同方向则它们的合力为_若两力方向相反，则它们的合力是_(4)思考：互成角度的两个力的合力该如何求解呢？举例： 将橡皮筋一端固定在m点，用互成角度的两个力f1、f2共同作用，将橡皮筋的另一端拉到o点；如果我们只用一个力，也可以将橡皮筋的另一端拉到o点。如图1、图2所示。一个力f产生的效果，与两个力f1、f2共同作用产生的效果相同，这个力f就叫做那两个力f1、f2的_，而那两个力f1、f2就叫这个力f的_。求f1、f2两个力的合力f，也叫做二力的合成。如图3所示。与初中的二力合成不同的是，f1、f2不在同一直线上，而是互成角度。演示实验：（a）先将橡皮条的一端固定，另一端用两个力f1、f2拉伸橡皮条，使其伸长一定的长度到o点;再用一个力f作用于橡皮筋的_，使其也拉伸长到_，那么f与f1、f2的效果相同。（b）若记下f1、f2的大小和方向，画出各力的_，就可研究f与f1、f2的关系了。注意：拉动橡皮筋时，要使两只弹簧秤与木板平面平行。数据处理：1)用力的图示法分别表示分力及合力：选择适当的标准长度(3cm长的线段表示1n力)，利用三角板，从o点开始，用力的图示法分别表示两个分力及合力的大小、方向。注意标准长度要一致。如图4所示，有向线段oa、ob、oc分别表示两个分力及合力。可见求互成角度的两个力的合力，不是简单地将两个力相加减，而是(可以)用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线长度和方向就表示合力的_。这就是平行四边形定则。如图5所示。3.共点力一个物体受到两个或更多力的作用，如果这些力作用于物体的_或者它们的作用_,这样的一组力叫做共点力。共点力的合成遵循_定则。注意：平行四边形定则是一切矢量合成的普适定则，如：速度，加速度，位移，力的合成等。【探讨与生成】【问题1】例1.一个大人用力能够提起一桶水，两个小孩用力也可以提起这桶水，一个大人和两个孩子的作用效果相同，那么大人所施加的力与两个小孩所施加的力之间有什么关系呢？【小结】合力与分力1.一个力与几个力产生了同样的效果，可以用这一个力代替那几个力，这一个力是那几个力的合力，那几个力是这一个力的分力2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，这几个力叫做共点力【问题2】共点力的合成例2.一物体受到两个共点力f1和f2作用，它们的大小分别为f1=6n。f2=10n，则无论是这两个力之间的夹角为何值，它们的合力不可能是（ ）a.5n b.10n c.16n d.18n【拓展与分享】两个大小均为200n的力，其夹角为60，求它们的合力。（用作图法和计算法求解）例3.三个在同一平面内的共点力，其大小分别为f1=5n，f2=10n，f3=15n。求它们合力最大值和最小值。【小结】力的合成1定义：求几个力的合力的过程叫做力的合成2遵守的法则：平行四边形定则3平行四边形定则求合力的应用方法：(1)图解法两个共点力的合成：从力的作用点作两个共点力的图示，然后以f1、f2为边作平行四边形，对角线的长度即为合力的大小，对角线的方向即为合力的方向用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角，如图4所示图中f150 n，f240 n，合力f80 n.两个以上力的合成：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力 图5 (2)计算法先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然后依据数学公式(如余弦定理)算出对角线所表示的合力的大小和方向当两个力互相垂直时，如图5所示有：f 。tanf2/f1. 图64合力大小的范围(如图6所示)(1)合力f随的增大而减小(2)当0时，f有最大值fmaxf1f2；当180时，f有最小值fmin. |f1f2|(3)合力f既可以大于，也可以等于或小于原来的任意一个分力一般地|f1f2|f. f1f2【拓展与分享】夹角依次为1200的三个平面共点力大小都为f，求它们的合力大小？【课堂练习】1关于两个共点力的合力与分力的关系，以下说法中正确的是（ ）a合力作用效果与两个分力共同作用的效果相同b合力的大小一定等于两个分力的大小之和c合力的大小可以大于它的任一个分力01237645fd合力的大小可以小于它的任一个分力2有两个互成角度的共点力，夹角为，它们的合力f随变化的关系如右图所示