高中物理 第4章 第1节 怎样求合力课件 (1) 沪科版必修1.ppt

第4章怎样求合力与分力 第4章怎样求合力与分力 4 1怎样求合力 目标导航1 知道合力与分力的概念 理解合力与分力之间的等效替代关系 重点 2 掌握力的平行四边形定则 会用平行四边形定则求合力 重点 3 知道共点力的概念 4 知道矢量和标量 知道矢量合成遵循的法则 一 合力与分力1 共点力几个力如果都作用在物体的 或者它们的延长线都相交于 这几个力叫做共点力 同一点 一点 2 合力与分力当一个物体受到几个力共同作用时 如果能用另外一个力代替它们 并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用 相同 那么这个力就叫做那几个力的 那几个力就叫做这个力的 3 合力与分力的关系 关系 效果 合力 分力 等效替代 想一想1 图中一个成年人或两个小孩都能提起相同质量的一桶水 这是我们常见的情景 两个小孩的合力作用效果与那个成年人相同吗 提示 力作用效果相同 二 用平行四边形定则求合力1 实验探究 1 实验依据 两个力共同作用使橡皮筋的伸长与一个力作用使橡皮筋发生的形变 时 这一个力就是那两个力的合力 2 实验操作 让两个测力计互成任意夹角来拉 把橡皮筋一端拉到某一位置o 再用一个测力计也把橡皮筋一端拉到 相同 同一位置 3 数据处理 得到一组数据后 以那两个力f1 f2为邻边作 求出对角线f 与用一个测力计拉时的拉力f 比较 发现f与f 的大小和方向相差不多 如图所示 平行四边形 2 平行四边形定则求两个互成角度的共点力的合力 可以用表示这两个力的线段为 作平行四边形 这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向 这就是力的平行四边形定则 邻边 对角线 想一想2 合力一定大于任一分力 分力一定小于合力 的说法对吗 提示 不对 合力与分力满足的是平行四边形定则 平行四边形的边长不一定小于对角线长度 三 矢量和标量1 定义 矢量是既有大小又有 并且按平行四边形定则进行合成的物理量 只有大小 没有方向的物理量叫标量 2 计算 矢量的运算法则是 标量的运算法则是代数法 方向 平行四边形定则 要点一对合力与分力的理解 学案导引1 两个力的合力等于这两个力的代数和吗 2 两个力的合力一定大于分力吗 3 两个大小不变的力的合力随夹角 的增大如何变化 1 合力与分力的关系 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 分力与合力指同一物体 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 合力与分力的大小关系由平行四边形定则可知 f1 f2的夹角变化时 f的大小和方向也发生变化 1 两分力同向时 合力最大 fmax f1 f2 2 两力反向时 合力最小 fmin f1 f2 其方向与较大的一个分力相同 3 合力的取值范围 f1 f2 f f1 f2 4 夹角 越大 合力越小 5 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 关于合力与分力 下列说法正确的是 a 合力与分力是物体同时受到的力b 合力比分力大c 合力是各分力共同作用时产生效果的等效替代d 两物体间的一对作用力和反作用力的合力为零 思路点拨 解答此题时应注意以下关键点 1 理解合力与分力概念时抓住 等效 替代 四个字 2 理解合力概念 合力不等于 力之和 力的合成遵循平行四边形定则 3 有相互作用力的受力物体是相互作用的两个物体 精讲精析 本题从合力的施力物体 大小关系 等效性 合成要求四方面分析 答案 c 规律方法 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 等于 小于两个分力中的任何一个 变式训练1 关于合力与其两个分力的关系 正确的是 a 合力的大小一定大于小的分力 小于大的分力b 合力的大小随分力夹角的增大而增大c 合力的大小一定大于任意一个分力d 合力的大小可能大于大的分力 也可能小于小的分力 解析 选d 在分力大小不变的情况下 合力f随 角的增大而减小 随 角的减小而增大 范围是 f1 f2 f f1 f2 所以 f可以大于任一分力 也可以小于任一分力或等于某一分力 要点二探究合力与分力关系的实验 学案导引1 探究合力与分力关系实验的原理是什么 2 实验是如何比较合力与分力关系的 结论是什么 1 同一实验中的两只弹簧测力计需先选取再用 将两只弹簧测力计钩好水平对拉 若两只弹簧测力计示数一样即可使用 检查两弹簧测力计水平放置时 指针是否指零刻度线 拉动时 弹簧及指针是否跟外壳相摩擦 这些可以减小实验的系统误差 2 施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向 且要注意橡皮条 弹簧测力计和细绳均不可与木板相接触 而且还要与木板保持平行 3 使用弹簧测力计提供拉力时 拉力适当地大一些 可减小相对误差 但必须兼顾合力不要过大 以免用一弹簧测力计拉橡皮条时超出量程 4 应使细绳适当长一些 这样可使弹簧测力计拉至木板边缘之外 另外在记录细绳方向时误差也小 记录细绳方向时 视线要与板面垂直 沿细线方向描出的两点 间距适当大些 撤去细线后再用直尺连线 不可事先在纸上画好结点位置和两个分力的方向 5 用两弹簧测力计拉橡皮条时 两细绳的夹角不宜太大 6 画力的图示时 应选取适当的标度 尽量使图画得大些 严格按力的图示要求和几何作图法作出合力 并且f1 f2和f 必须按同一标度画出 在做 互成角度的两个力的合成 实验时 橡皮条的一端固定在木板上 用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的o点 以下说法中正确的是 a 同一实验过程中 o点位置允许变动b 实验中 弹簧秤必须与木板平行 读数时视线要正对弹簧秤刻度线 c 实验中 先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向 把橡皮条另一端拉到o点d 实验中 把橡皮条另一端拉到o点时 两弹簧秤之间的夹角应取90 以便于算出合力大小 精讲精析 从橡皮条固定点到o点的连线 是合力的作用线方向 如果o点变动 那么合力的大小 方向都要变化 就不能验证力的平行四边形定则 故a选项错 c选项中 因一个弹簧秤已拉到最大量程 再通过调节另一个弹簧秤拉橡皮条到o点时 每一个弹簧秤都可能超过最大量程 造成损坏 或读数不准 故c选项错 互成角度的两个 力的合成 是利用平行四边形定则进行合成 两个分力成任意角度都适用 不必成90 角 故d选项错 b选项中符合实验要求 故b正确 答案 b 方法总结 1 为了使两个弹簧秤的拉力的作用效果与一个弹簧秤的拉力的作用效果相同 同一实验的两次拉动过程中 结点o必须重合 2 实验过程中两个拉力的合力是用平行四边形定则求出的 不是计算出的 故没必要使两弹簧秤之间的夹角取特殊角 变式训练2 2012 龙岩高一检测 将橡皮筋的一端固定在a点 另一端拴上两根细绳 每根细绳分别连接着一个量程为6n 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 如图甲所示 这时弹簧测力计的读数可从图中读出 1 由图甲可读得两个相互垂直的拉力大小分别为 n和 n 只需读到0 1n 2 在图乙所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力 解析 1 读弹簧测力计示数时 应注意首先找零刻度 尤其是竖直放置的那个弹簧测力计是倒置的 它的读数是2 5n而不是3 5n 水平放置的弹簧测力计读数是4 0n 2 选取标度 作出力的图示及求得的合力如图所示 答案 1 4 02 5 2 见解析图 要点三合力的求解方法 学案导引1 用作图法求合力时应注意什么问题 2 两个力的大小相等 夹角为60 或120 怎样求合力的大小 1 图解法用图解法求作用在同一点的两个互成角度的力的合力时 程序一般是 选标度 用一个点表示物体 分别作出f1 f2的图示 如图所示 作辅助线 构成平行四边形 作出两分力所夹的平行四边形的对角线 即合力f 用刻度尺量出该对角线的长度 计算合力的大小 量出合力f与f1的夹角 表示合力的方向 物体受到两个力f1和f2的作用 f1 30n 方向水平向左 f2 40n 方向竖直向下 1 求这两个力的合力f 2 两个力的合力能简单理解为两力的数值之和吗 思路点拨 根据两分力的方向画出两分力的示意图 利用图解法或计算法求解 精讲精析 法一 作图法选取单位长度为10n的线段为标度 则分别取3个单位长度 4个单位长度自o点引两条有向线段of1和of2 以of1和of2为两个邻边 作平行四边形如图所示 则对角线of就是所要求的合力f 量出对角线的长度为5个单位长度 则合力的大小f 5 10n 50n 用量角器量出合力f与分力f1的夹角 为53 2 因为力是矢量 既有大小 又有方向 所以力的合成不能理解为简单的代数运算 答案 1 50n左下方与水平成53 角 2 见精讲精析 规律方法 1 在同一个图上的各个力 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 互动探究若例题中两力的大小f1 f2 f 两力的夹角为 1 试用计算法求两力的合力的大小和方向 2 若f 30n 据 1 讨论合力大小的范围 求合力的实际应用 经典案例 10分 2012 上海高一检测 杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥 如图所示 挺拨高耸的208米 主塔似一把利剑直刺穹苍 塔的两侧32对钢索连接主梁 呈扇面展开 如巨型琴弦 正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲 假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30 每根钢索中的拉力都是3 104n 那么该对钢索对塔柱形成的合力有多大 方向如何 解题样板 法一 作图法如图甲所示 自o点引两根有向线段oa和ob 它们跟竖直方向的夹角都是30 3分 取单位长度为1 104n 则oa和ob的长度都是3个单位长度 3分 量得对角线oc长为5 2个单位长度 所以合力