高中物理 5.1 力的合成同步备课课件 鲁科版必修1.ppt

教师用书独具演示 课标要求1 初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力 能从力的作用效果理解力的合成和合力的概念 2 会用作图法求解两个共点力的合力 并能判断其合力随夹角的变化情况 掌握合力的变化范围 会用直角三角形知识求合力 第1节力的合成 课标解读1 理解合力与分力的概念及其等效性 2 进一步理解矢量和标量的概念 知道它们有不同的运算法则 3 掌握力的平行四边形定则 知道它是矢量合成的普遍法则 会用作图法求共点力的合力 4 知道合力的大小与分力间夹角的关系 教学地位本节课是必修1的重点 是研究力的平衡的基础 也是学习牛顿运动定律的基础 本节课的内容包括 合力 分力 力的合成 共点力等概念 以及平行四边形定则 本节课有两个关键点 一是等效替代思想的建立 二是通过实验探究合力与分力的关系 新课导入建议情景导入将两个弹簧秤互成角度悬挂砝码 使砝码静止 然后用一个弹簧秤悬挂同一砝码 使砝码静止 可见一个弹簧秤的拉力f产生的效果跟原来两个弹簧秤的拉力f1和f2共同产生的效果相同 思考 力f与力f1和f2之间有一种什么关系 课前预习安排 1 看教材 2 填写 课前自主导学 同学之间可进行讨论 教学流程设计 步骤1 导入新课 本节教学地位分析 步骤2 老师提问 检查预习效果 可多提问几个学生 步骤3 师生互动完成 探究1 互动方式 根据实际例子 引导学生总结合力与分力的关系 步骤4 教师通过例题讲解总结合力与分力的大小关系 并理解应用两力合力的范围 步骤5 让学生完成 迁移应用 检查完成情况并点评 步骤6 师生互动完成 探究2 方式同完成探究1相同 重点是实验过程和要得出的结论 步骤7 师生互动完成 探究3 重点讲计算法求合力 步骤8 完成 探究4 重在讲解规律方法技巧并要求学生观察分析各力的分布特点非常重要 步骤9 指导学生完成 当堂双基达标 验证学习情况 步骤10 先由学生自己总结本节的主要知识 教师点评 完成课堂小结 安排学生课下完成 课后知能检测 演示结束 1 基本知识 1 概念 共点力 几个力同时作用于物体上的 或者它们的作用线 合力与分力几个共点力共同作用所产生的 可以用 来代替 这一个力叫那几个力的合力 而那几个力就叫这个力的 力的合成 求几个力的 叫做力的合成 共点力的合成 同一点 相交于同一点 效果 一个力 分力 合力 2 思考判断 1 合力与分力是同时作用在物体上的力 2 合力产生的效果与分力共同产生的效果一定相同 3 作用在一个物体上的两个力 如果大小相等方向相反 则这两力是共点力 3 探究交流用一个弹簧秤测出教室里的锁头的重力 然后用两个弹簧秤成一定角度测同一锁头的重力 比较两次测量中弹簧秤的示数 有何启示 提示 第一次测量时弹簧秤的示数并不等于第二次测量时两弹簧秤示数之和 即合力和分力在效果上是等效的 但合力并不一定等于两分力之和 1 基本知识 1 概念 同一直线上的两个力的合成 f1 f2方向相同 则f合 方向与f1 f2方向 f1 f2方向相反 则f合 f1 f2 方向与f1 f2中 方向相同 共点力合成的平行四边形定则 f1 f2 相同 较大的力 平行四边形定则若作用于物体的两个共点力不在同一直线上 则以表示原来两个共点力f1和f2的线段为 作平行四边形 那么 其合力f的大小和方向就可以用这两个邻边之间的 来表示 所有矢量的合成都遵守平行四边形定则 三个或更多的共点力的合成方法先求出其中两个力的合力 再求出这个合力与第三个力的合力 直到把 都合成为止 最后得到这些力的总合力 邻边 对角线 所有外力 2 思考判断 1 若f为f1和f2的合力则f和f1 f2为等效关系 2 若f为f1和f2的合力 则f一定等于f1和f2的大小之和 3 两个力的合力一定大于其中任意一分力 3 探究交流若物体受三个力f1 f2和f3 你如何求这三个力的合力 提示 先利用平行四边形定则求得f1 f2的合力f12 然后再利用平行四边形定则将f12和f3合成求得总合力 问题导思 1 合力与分力是一个物体受的力吗 2 合力一定比分力大吗 3 如何求两个力的合力最大值和最小值 合力与分力的关系 1 合力与分力的三性 2 合力与分力间的大小关系当两分力f1 f2大小一定时 1 最大值 两力同向时合力最大 f f1 f2 方向与两力同向 2 最小值 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 合力范围 两分力的夹角 不确定时 合力大小随夹角 的增大而减小 所以合力大小的范围是 f1 f2 f f1 f2 2012 青岛二中高一检测 关于分力和合力 以下说法不正确的是 a 合力的大小小于任何一个分力是可能的b 如果一个力的作用效果跟其它几个力的效果相同 则这个力就是其它几个力的合力c 合力的大小一定大于任何一个分力d 合力可能是几个力的代数和 审题指导 解答该题应把握以下两点 1 合力和分力的等效替代关系 2 合力和分力图示的几何关系 平行四边形定则 解析 如果一个力的作用效果跟其它几个力共同作用时的效果相同 这个力就是其它几个力的合力 设两分力为f1 f2 合力f的取值范围为 f1 f2 f f1 f2 因此合力的大小不一定大于任何一个分力 小于任何一个分力是可能的 当两分力在一条直线上时 在规定正方向后合力可以是几个力的代数和 由此知c不正确 故选c 答案 c 理解合力 分力的关键点1 理解合力和分力关系时 要牢牢地抓住 等效 这一点 2 合力和分力遵循的是平行四边形定则 而不是算术运算法则 1 关于合力与分力下列说法正确的是 a 合力的大小一定大于每一个分力的大小b 合力的大小至少大于其中一个分力c 合力的大小可以比两个分力都大 也可以比两个分力都小d 合力不能与其中的一个分力大小相等 解析 合力既可以比每一个分力都大 也可以比每个分力都小 还可以与其中一个分力相等 c项正确 答案 c 问题导思 1 当两个共点力不在一条直线上时怎样求其合力 2 验证力的平行四边形定则的实验原理是什么 3 实验时应注意什么问题 求合力的方法 1 实验原理 1 先将橡皮筋的一端固定 另一端用两个力f1 f2使其沿某一方向伸长一定长度 再用一个力f作用于橡皮筋的同一点 使其沿同一方向伸长到同样的长度 那么 f与f1 f2的作用效果相同 2 若记下f1 f2的大小和方向 画出各个力的图示 就可研究f与f1 f2的关系了 2 实验过程 1 用图钉把白纸固定于方木板上 把橡皮筋的一端固定 2 在橡皮筋的另一端拉上轻质小圆环 用两个弹簧测力计成某一角度地通过小圆环把橡皮筋拉到某一点o 用铅笔记下o点的位置 两弹簧测力计的读数f1 f2和两条拉线的方向 如图5 1 1甲所示 3 用一个弹簧测力计将同一条橡皮筋拉到o点 记下弹簧测力计的读数f和拉线的方向 如图5 1 1乙所示 4 选定标度 作出力f1 f2和f的图示 5 以f1 f2为邻边作平行四边形 并作出对角线 如图5 1 1丙所示 结论 f的图示和对角线在误差范围内重合 则力f对橡皮筋作用的效果与f1和f2共同作用的效果相同 所以力f就是f1和f2的合力 图5 1 1 1 弹簧测力计在使用前应将其水平放置 然后检查 校正零点 将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸 选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用 2 施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向 应尽量处于与纸面平行的同一平面内 3 使用弹簧测力计时 拉力要适当地大一些 4 g点应选在靠近木板上边中点为宜 以使o点能确定在纸的上侧 结点o的定位要力求准确 同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置o必须保持不变 5 画力的图示时应选择适当的标度 尽量使图画得大一些 要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形 求出合力 如图5 1 2是甲 乙两位同学在 探究求合力的方法 实验中所得到的实验结果 若用f表示两个分力f1 f2的合力 用f 表示f1和f2等效力 则可判断 选填 甲 或 乙 同学的实验结果是尊重事实的 图5 1 2 解析 由题设可知 f是f1和f2的合力 通过平行四边形定则所得 而f 是f1和f2的等效力 即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力 显然f 的方向与细绳应在同一条直线上 故甲同学是尊重事实的 答案 甲 2 探究求合力的方法 的实验原理是等效原理 其等效性是指 a 使弹簧测力计在两种情况下发生相同的形变b 使两分力与合力满足平行四边形定则c 使两次橡皮条伸长的长度相等d 使两次橡皮条与两绳套的结点都与o点重合 解析 探究求合力的方法 的实验中 两次拉伸橡皮条时 伸长的长度及伸长的方向均相同 两分力与合力的作用效果才相同 才具有等效替代关系 因此c错误 d正确 实验过程中 弹簧测力计的拉力的大小和方向是可以改变的 a错误 合力与分力间一定满足平行四边形定则 不是人为造成的 故b也错误 答案 d 问题导思 1 作图法求合力时 需用哪些作图工具 2 利用平行四边形定则求合力 需要哪些几何知识 3 通过合力的计算 体会数学知识在物理中的一些应用 合力大小的计算方法 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以两分力为邻边的平行四边形 具体操作流程如下 2 计算法设共点力f1 f2的夹角为 作出力的合成示意图如图5 1 3所示 则f的大小等于oc的长度所对应的力的大小 f的方向与f1成 角 用几何知识解出f及 即可 以下为求合力的两种特殊情况 图5 1 3 图5 1 4 图5 1 5 1 求合力时 在同一个图上的各个力的图示 必须采用同一标度 且选取力的标度比例适当 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 2012 福州八中高一检测 如图5 1 6所示 两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头 其中一人用了450n的拉力 另一个人用了600n的拉力 如果这两个人所用拉力的夹角是90 求它们的合力 图5 1 6 审题指导 每个人的拉力是牌匾受到的两个力 明确了它们的大小和方向 可用作图法和计算法求出合力 解析 一 作图法 如图所示 用图示中的线段表示150n的力 用一个点o代表牌匾 依题意作出力的平行四边形 用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍 故合力大小为f 150 5n 750n 用量角器量出合力f与f1的夹角 53 答案 750n 与较小拉力的夹角为53 计算法求合力时常用到的几何知识1 应用直角三角形中的边角关系求解 用于平行四边形的两边垂直 或平行四边形的对角线垂直的情况 2 应用等边三角形的特点求解 3 应用相似三角形的知识求解 用于矢量三角形与实际三角形相似的情况 3 如图5 1 7所示 物体受到大小相等的两个拉力作用 每个拉力都是20n 夹角是60 求这两个力的合力 用两种方法求 图5 1 7 解析 方法一 取图 1 中的某段长度表示5n 作出平行四边形 量得对角线长即可求出 合力f大小为35n 合力的方向沿f1 f2夹角的平分线 方法二 由于两个力大小相等 所以作出的平行四边形是菱形 可用计算法求得合力f 答案 用作图法求得合力为35n 用计算法求得合力为34 6n 如图5 1 8所示 在同一平面内 大小分别为1n 2n 3n 4n 5n 6n的六个力共同作用于一点 其合力大小为 a 0b 1nc 3nd 6n 综合解题方略 利用平行四 边形定则求多个力的合力 图5 1 8 规范解答 三对共线的分力分别求合力 大小均为3n 方向如图所示 夹角为120 的两个3n的力的合力为3n 且沿角平分线方向 故所给六个力的合力为6n d正确 答案 d 多个力合成的技巧多个力的合成的基本方法仍是平行四边形定则 但要掌握一定技巧 一般情况下 1 若有两分力共线 方向相同或相反 应先求这两个分力的合力 2 若两分力f1 f2垂直 则先求f1 f2的合力 3 若两分力大小相等 夹角为120 则先求它们的合力 大小仍等于分力 备课资源 教师用书独具 如图教5 1 1所示 有五个力作用于同一点o 表示这五个力的有向线段恰分别构成一个正六边形的两邻边和三条对角线 已知f1 10n 则这五个力的合力大小为多少 图教5 1 1 解析 本题考查矢量运算的基本方法 明确矢量合成的三角形定则是解答的关键 解法一利用三角形定则将力f2 f3平移到f5与f1 f4与f1的首端之间 如图甲所示 f3 f4的合力等于f1 f5 f2的合力等于f1 这五个力的合力大小为3f1 30n 甲乙 答案 30n 1 2013 同安一中高一检测 关于共点力 下面说法中不正确的是 a 几个力的作用点在同一点上 这几个力是共点力b 几个力作用在同一物体上的不同点 这几个力一定不是共点力c 几个力作用在同一物体上的不同点 但这几个力的作用线或作用线的延长线交于一点 这几个力也是共点力d 物体受到两个力作用 当二力平衡时 这两个力一定是共点力 解析 几个力作用在同一物体上的同一点 或者作用在同一物体上的不同点 但这几个力的作用线或作用线的延长线交于一点 这几个力都是共点力 据此可知答案为b 答案 b 2 已知两个分力的大小为f1 f2 它们的合力大小为f 下列说法中正确的是 a 不可能出现f f1同时f f2的情况b 不可能出现f f1同时f f2的情况c 不可能出现f f1 f2的情况d