高中物理 力的合成经典学案 新人教版.doc

高一物理经典学案第三章 相互作用 4 力的合成【学习目标】1、 从力的作用的等效性理解合力与分力的概念，体会等效替代的物理思想。2、 理解课本P.62页实验：探究求合力的方法的实验原理与方法，从而理解平行四边形定则，知道它是矢量运算的普遍规则。3、 会用作图法和三角形知识求共点力的合力。4、 掌握合力大小和分力夹角的关系。【学习过程】一、合力、分力与力的合成1、思考与讨论北京时间2008年8月17日下午，在北京奥运会赛艇女子四人双桨决赛中，中国选手用时6分16秒06帮助中国赛艇队突破历史夺得金牌，四名选手的同心协力蕴含怎样的物理学原理呢？课本P.61：一名成人抬水的力与“一毛兄弟”抬水的力产生的作用效果相同，能否用成人的一个力来替代“一毛兄弟”的两个力呢？这体现了怎样的思想？（阅读基础训练P.44：等效替代方法）合力与分力是怎样定义的？什么叫力的合成？2、知识点梳理如果一个力和其他几个力的_相同，就把这一个力叫那几个力的_。原来的几个力叫做_。_叫力的合成。二、探究求合力的方法平行四边形定则1、思考与讨论思考课本P.62“思考与讨论”，分析这两个力合成是这两个力直接相加吗？该实验依据的原理是什么？力的作用效果有几种？该实验利用了力的哪种作用效果？为什么不利用其它作用效果？这个实验中一个力与两个力等效的标志是什么？这体现着力的什么特性？做出F1、F2和F的力的图示，F是不是F1、F2之和？三个力满足什么关系？合力与分力处于平行四边形的什么位置？平行四边形有两条对角线，合力在哪一条上？你能用语言描述合力与分力的关系吗？2、实验过程实验仪器：方木板一个、白纸一张、弹簧秤两个、橡皮条一根、细绳套两个、三角板、刻度尺、图钉 实验步骤(参照课本P.62图3.4-2)在桌上平放一个方木板，在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好.用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的G点（G点的位置应该靠近顶端中点），在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套.用弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置.用铅笔记下的位置和两条细绳的方向，记录：_、_、_。用铅笔和三角板在白纸上从点沿着两绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力1和2的图示.只用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置点，记录：_、_，按同一标度作出这个力的图示.探究这三个力的大小及方向的关系.注意事项:同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是:将两只弹簧秤钩好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行.在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差.画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力.在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同.由作图法得到的F和实际测量得到的F，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F和F符合.3、平行四边形定则：_。平行四边形定则是矢量运算的普遍法则。4、典型例题例题一：在互成角度的两个力的合成实验中，某同学根据实验数据画出了下图，则其中由实验操作测得的数据有（ ）AF1BF2CFDF例题二：橡皮筋的一端固定在A点，另一端栓上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5N、最小刻度为0.1N的弹簧测力计，沿着两个不同的方向拉弹簧测力计。当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图所示。这时弹簧测力计的读数可从图中读出。由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为 N和 N。（只须读到0.1N）在右图的方格纸中按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。34O三、合力大小和分力夹角的关系1、思考与讨论合力一定大于分力吗？当两分力大小一定时，合力随分力的夹角变化而变化的规律是什么？什么情况下合力最大？什么情况下合力最小？合力的取值范围是什么？两分力的夹角不变，增大其中一个分力，合力是否一定增大？三个力或者三个以上的力的合成，应该怎样进行处理？2、力的合成的几种特殊情况互相垂直的两个力的合成，利用直角三角形知识可得，合力F与分力F1的夹角tan = F2/F1夹角为两个等大的力的合成，做出的平行四边形为菱形，利用其对角线互相垂直平分的特点可得直角三角形，解直角三角形求得合力F；=2Fcos/2 ，合力F；与每一个分力的夹角等于/2。夹角为1200的两个等大的力合成，实际上是的特殊情况： F；=2Fcos1200/2 =F，即合力大小等于分力。实际上对角线把画出的菱形分为两个等边三角形，所以合力与分力等大。合力与一个分力相互垂直时力的合成，利用对角线与一个分力垂直得到一个直角三角形，解直角三角形可求得合力，合力F=，与F1的夹角为900。以上四种特殊情况的合成在今后的学习中经常用到，应该熟练掌握。四、共点力1、思考与讨论什么是共点力？力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，是什么？2、典型例题例题三：如图346所示，为两个共点力的合力F随两分力的夹角变化的图象，则这两个力的大小分别为图346A.1 N和4 NB.2 N和3 NC.1 N和5 ND.2 N和4 N例题四：三名同学一起玩游戏，用三根绳拴住同一物体，其中甲同学用100N向东拉，乙同学用400N的力向西拉，丙同学用400N的力向南拉。求物体所受的合力例题五：质量为m的长方形木静止在倾角为的斜面上，斜面对木块的支持力和摩擦力的合力方向应该是 （ ）A沿斜面向下 B垂直于斜面向上C沿斜面向上 D竖直向上五、三角形定则根据平行四边形的对边平等且相等，平行四边形定则可简化为三角形定则，若从O点出发先作出表示力F1的有向线段OA，再从A点出发作出表示力F2的有向线段AC，连接OC，则有向线段OC就表示合力的大小与方向。如图所示。例题答案： 例题一：AB D；例题二：2.5N和4.0N 注意平行四边形中的实线、虚线的区别和箭头、标度、单位。例题三：根据图象可知，当这两个共点力之间的夹角是180时大小是1 N，可知F1F2=1 N，当两个共点力之间的夹角是0时，它们的合力大小是5 N，即F1+F2=5 N，列