学教科版必修一 2.5力的合成 课件（3）（43张）.ppt

5力的合成 目标导航学习目标 1 能从力的作用的等效性来了解合力和分力的概念 初步体会等效替代的物理思想 2 能通过实验探究求合力的方法 力的平行四边形定则 并理解它是矢量运算的普遍法则 3 会用作图法和计算法求共点力的合力 4 理解合力的大小与分力夹角的关系 重点难点 1 合力 分力的关系 2 求合力的方法 合力范围的确定 3 实验探究力的合成的规律 一 几个力可用一个力来替代1 合力与分力 如果一个力的 与几个力共同作用的 相同 这个力就叫做那几个力的 原来的几个力叫做这个力的 作用效果 效果 合力 分力 2 力的合成 求几个力的 叫做力的合成 3 共点力 作用于物体上 或者力的作用线相交于 的几个力称为共点力 合力 同一点 同一点 二 学生实验 探究共点力合成的规律1 实验目的 探究合力与分力的关系 2 实验原理 根据等效替代法 将橡皮筋的一端固定 另一端用两个力f1 f2拉 使其伸长一定长度 再用一个力f作用于橡皮筋的同一点 使其伸长同样的长度 那么f与f1 f2的作用效果相同 若记下f1 f2的大小和方向 画出各个力的图示 就可以研究f与f1 f2的关系了 3 实验器材 白纸 木板 橡皮筋 细绳 刻度尺 弹簧测力计 铅笔 滑轮 若干 图钉 若干 4 实验步骤 1 在水平放置的图板上固定一张白纸 将橡皮筋的一端固定在图板上的k点处 橡皮筋的自然长度为ke 如图2 5 1甲所示 2 让橡皮筋在互为120 的两个弹簧测力计的共同作用下沿ke方向由e点伸长至o点 此时弹簧测力计的示数分别为f1和f2 做出f1和f2的图示 如图乙所示 撤去f1和f2 用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿ke伸长到o点 此时弹簧测力计的示数为f 如图丙所示 在同一张纸上作出f的图示 3 改变f1和f2的大小和方向 重复上述实验和作图 图2 5 1 5 实验结论 用表示共点力f1和f2的线段为邻边作 形 那么合力f的大小和方向就可以用这两个邻边之间的 表示 这就是力的平行四边形定则 平行四边 对角线 三 互成直角的两个力的合成1 图2 5 2 互成直角的共点力的合成 2 求多个共点力合成的方法先把任意两个力合成 求得合力后 再求这个合力与 的合力 依次进行 最终求得全部共点力的合力 第三个力 想一想两个人共提一桶水 要想省力 两个人拉力间的夹角应大些还是小些 为什么 请用橡皮筋做个简单实验来验证你的结论 提示 夹角应小一些 两个力的大小确定时 合力随这两个力之间夹角的减小而增大 反之 保证合力不变时 在这个问题中 合力的大小等于一桶水重力的大小 两分力的大小会随两个力间夹角的减小而减小 因此 夹角小一些 会更省力 要点1合力与分力的关系学案导引1 两个力的合力一定大于任意一个分力吗 2 两个力的合力随分力间夹角 的增大如何变化 1 正确理解合力与分力 1 合力与几个分力间是相互替代关系 受力分析时 分力与合力不能同时作为物体所受的力 2 只有同一物体同时受到的力才能合成 2 合力与分力间的大小关系 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 图2 5 3 3 两力成某一角度 时 如图2 5 3所示 三角形aoc的每一条边对应一个力 由几何知识可知 两边之和大于第三边 两边之差小于第三边 即 f1 f2 f f1 f2 因此合力大小的范围是 f1 f2 f f1 f2 4 夹角 越大 合力就越小 5 合力可以大于等于两分力中的任何一个力 也可以小于等于两分力中的任何一个力 特别提醒 1 若三个共点力f1 f2 f3的合力为f 设f1 f2 f3 显然 当三个力方向相同时 合力f最大 fmax f1 f2 f3 2 若三个力中任何一个力在另外两个力的合力的变化范围内 则合力f最小值为零 fmin 0 若三个力中任何一个力不在另外两个力的合力的变化范围内 则当较小的两个力f1与f2方向相同且与f3方向相反时 合力f最小 fmin f3 f1 f2 2012 温州中学高一检测 两个共点力的大小分别为f1 15n f2 9n 它们的合力不可能等于 a 9nb 25nc 6nd 21n 关键提醒 解答本题时应注意以下三点 1 力的合成遵循平行四边形定则 2 两分力夹角越小 合力越大 3 合力的范围 f1 f2 f f1 f2 精讲精析 两个力合成时 合力的范围是 f1 f2 f合 f1 f2 即6n f合 24n 由此可知 a c d可能 b不可能 答案 b 变式训练1 小强的妈妈提一桶水 向上提起的力为150n 小强和小勇接过来共同来提 关于小强和小勇的用力 下列说法正确的是 a 他俩必分别只用75n的力b 他俩可分别用100n的力c 他俩都可用小于75n的力d 他俩的力不可能大于75n 解析 选b 小强和小勇两人用力的合力大小应为150n 则两个分力不可能都小于75n 应该大于等于75n 要点2求合力的方法学案导引1 作图法求合力时 需用到哪些作图工具 2 计算合力大小时 常用到的几何知识有哪些 1 作图法作图法就是用作图工具根据平行四边形定则作出平行四边形 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力的示意图 然后由几何知识求解对角线的大小 方向 即为合力 以下为求合力的两种常见情况 图2 5 4 图2 5 5 特别提醒 1 在同一个图上的各个力的图示 必须采用同一标度 并且所选力的标度的比例要适当 2 作图法和计算法是矢量运算的通用法则 适用于任何矢量的运算 一个物体受到大小相等的两个拉力作用 每个拉力都是100n 夹角为90 求这两个力的合力 思路点拨 本题中的两个力大小相等 夹角为90 所以可以用作图法和计算法来求解合力的大小 精讲精析 法一 作图法 取5mm长线段表示20n 作出平行四边形如图2 5 6所示 量得对角线长为35mm 则合力f大小为140n 方向沿f1 f2夹角的平分线方向 与f1夹角为45 图2 5 6 图2 5 7 答案 140n 或141 4n 方向与f1成45 方法总结 1 在利用作图法求解时 一定要注意各力均使用同一标度 2 计算法是根据平行四边形定则作出示意图 把力归结到一个三角形中 然后利用解三角形的方法求出合力 常用方法 变式训练2 水平横梁一端插在墙壁内 另一端装小滑轮b 一轻绳的一端c固定于墙壁上 另一端跨过滑轮后悬挂一质量m 10kg的重物 cba 30 如图2 5 8所示 则滑轮受到绳子的作用力为 g取10n kg 图2 5 8 解析 选c 以滑轮为研究对象 悬挂重物的轻绳的拉力是f mg 100n 故小滑轮受到轻绳的作用力沿bc bd方向 大小都是100n 从右图中看出 cbd 120 cbe dbe 所以 cbe dbe 60 即 cbe是等边三角形 故f合 100n 三个力的合成问题 经典案例 6分 一物体受到同一平面内的三个共点力作用 其大小分别为 f1 30n f2 40n f3 50n 则它们的合力的最大值与最小值分别是多少 关键提醒 本题的难点是求合力的最小值 首先要判断出合力的最小值是否为0 解题样板 当三个力方向相同时 其合力最大 最大值为 fmax f1 f2 f3 120n 3分 三个力中 较小的两个力是f1和f2 其二者的合力范围f2 f1 f12 f1 f2即10n f12 70n