第3章 第3节　力的等效和替代

1、.第三节力的等效和替代学 习 目 标知 识 脉 络1.理解力的三要素和共点力的概念.2.知道合力和分力的概念，理解合力和分力的等效替代关系重点3.理解力的合成和分解本质上是等效替代的科学研究方法.4.理解用实验探究求合力的方法难点 力 的 三 要 素 和 共 点 力1力的三要素影响力的作用效果的因素有：力的大小、方向和作用点，物理学中称之为力的三要素2共点力假如几个力都作用在物体的同一点上，或者几个力的作用线相交于同一点，这几个力就称为共点力3作图时可以把力的作用点画到作用线的公共交点上1静止的物体受到的力一定是共点力×2作用在同一个物体上的力可能是共点力也可能不是共点力3作用在同一

2、个物体上的两个力，假如是一对平衡力，那么这两个力是共点力共点力一定是作用在同一物体上吗？一定作用在同一点吗？【提示】共点力必须是作用在同一物体上但不一定作用在同一点上，而力的作用线必须交在同一点上力 的 等 效 和 替 代1力的等效和替代假如一个力的作用效果与另外几个力的共同效果一样，那么这个力与另外几个力等效或可以互相替代，这个力称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力2力的合成与分解1力的合成：求解几个力的合力的过程或求合力的方法叫做力的合成2力的分解：求一个力的分力过程或方法叫做力的分解1合力与分力的作用效果一样，它们不能同时作用在同一物体上2合力可以大于每一个分力，也可以小于每

3、一个分力3假设F为F1与F2的合力，那么F和F1、F2的共同作用效果可以不同×1一个大人可以提起一桶水，两个小孩用力也可以提起这桶水那么大人用的力和两个小孩用的力有什么关系？哪个是合力？哪些是分力？【提示】大人用的力和两个小孩用的力作用效果一样大人的力是合力，两个小孩用的力是分力2两个力的合力一定大于其中任意一个分力的大小吗？【提示】分力与合力的效果可以替代，但合力不一定大于任意一个分力讨论1：合力与分力的作用效果有什么关系？【提示】合力与分力的作用效果一样，所以能等效替代讨论2：各个分力必须是共点力吗？【提示】求力的合成时，各个分力必须是共点力，才能求合力1共点力：几个力同时作用在

4、同一点上或者它们的延长线交于一点有时物体受多个力作用，但是这些力不一定是共点力，比方：人挑扁担时，扁担受到的三个力不是共点力图3­3­12力的等效替代：假设一个力的作用效果与其他几个力共同作用的效果一样，那么这一个力和其他几个力可以互相替代3对合力和分力的关系1等效性：合力与分力产生的效果一样，可以等效替代2同体性：各个分力是作用在同一物体上的作用在不同物体上的力不能求合力1多项选择关于合力与分力的关系，以下说法中正确的选项是A合力一定大于任一分力B合力可以大于任一分力，也可以小于任一分力C分力同时作用于物体上时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果一样D物体同时受到分力

5、和它们的合力作用【解析】随着分力之间的夹角变化，合力可以大于最大的一个分力，也可以小于最小的一个分力，还可以是两个分力之间的某个值，由此可知选项A错误，B正确；合力是与各分力共同作用效果一样的那个等效的力，并不是物体实际受到的力，不会与分力共同作用在物体上，应选项C正确，D错误【答案】BC2多项选择关于F1、F2及它们的合力F，以下说法中正确的选项是A合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果一样B两力F1、F2一定是同种性质的力C两力F1、F2一定是同一个物体受到的力D两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力【解析】只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成，C正确；合力

6、是对原来几个分力的等效替代，各分力可以是不同性质的力，合力与分力不能同时存在，A正确，B、D错误【答案】AC3多项选择关于合力与分力的说法中，正确的选项是A合力与分力同时作用在物体上B假如一个力的作用效果跟其它几个力的效果一样，那么这个力就是其它几个力的合力C合力可能大于分力的大小，也可能小于分力的大小D合力与分力是一对平衡力【解析】合力的作用效果与它的分力共同的作用效果一样，它们并不是同时作用在物体上，当物体受到合力作用时，分力那么是按效果命名的，没有施力物体，分力是不存在的；当几个分力是同时作用在物体上的，那么合力是按效果得出的，也不是物体受到的，是不存在的，更谈不上是平衡力了，A、D项错

7、误，B项正确两个分力大小一定时，分力间的夹角越大，合力越小，在夹角未定的情况下，合力与分力的大小关系不能确定，C项正确【答案】BC合力与分力等效替代1合力与分力是等效替代关系，它们可以互相替代，并不能同时存在2受力分析时要分析实际受到的力，不能把合力与分力都分析进去寻 找 等 效 力讨论1：在做实验时，为什么两次都要使橡皮筋的结点到达同一位置？【提示】只有橡皮筋结点到达同一位置，才能说明两次对橡皮筋的作用效果一样，即才能等效讨论2：实验中为什么要求弹簧秤、细绳套、橡皮条都与木板平行？【提示】只有都保持平行，才能保证分力与合力在同一平面内，误差会更小1寻找等效力的实验方案1先将橡皮条一端固定，将

8、两个力F1、F2作用在另一端并使其伸长一定长度；再用另一个力F作用于橡皮条的同一点，使其伸长到同样的长度，那么，F与F1、F2的效果就一样2假设记下F1、F2以及F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2实验步骤1将一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端与两根细绳相连2如图3­3­2所示，分别在细绳下悬挂等量的钩码，使橡皮筋与细绳的结点伸长至点O，将画有间隔相等同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面，其圆心与点O重合在纸的边缘记下两绳与纸边的交点C、D，同时记录两绳上悬挂钩码的数量图3­3­23如图3­3­3所示，

9、直接用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使结点伸长至点O，记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点J.图3­3­34取下纸片，连接OC、OD、OJ，用力的图示法作出三个力，如图3­3­4所示图3­3­45改变钩码的数量，重复上述实验步骤6探究这三个力的大小及方向的关系提示：可用虚线把合力的箭头与两个分力的箭头端连接，看看能否得到启示3结论求两个力的合力时，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向4本卷须知1结点O同一次实验中橡皮条拉长后的O点必须保持不变2拉力要保证橡皮筋、细绳位于与纸面平行的

10、同一平面内两个分力F1、F2间的夹角不要太大或太小3作图在同一次实验中，选定的标度要一样；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4.如图3­3­5探究合力与分力关系的实验原理是等效原理，其等效性是指图3­3­5A使细绳在两种情况下发生一样的形变B使两分力与合力满足平行四边形法那么C使两次橡皮条伸长的长度相等D使两次橡皮条与绳套的结点都与同一点O重合【解析】本实验的原理是使两次橡皮条的形变效果一样，这是通过使两次橡皮条与绳套的结点都与O点重合来表达的所以D正确【答案】D5多项选择在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在程度木板上，另一端

11、系上带有绳套的两根细绳实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条实验对两次拉伸橡皮条的要求中，以下说法正确的选项是A将橡皮条拉伸一样长度即可B将橡皮条沿一样方向拉到一样长度C将弹簧测力计都拉伸到一样刻度D将橡皮条和绳的结点拉到一样位置【解析】实验中两次拉伸橡皮条时，应要求两次的作用效果必须完全一样，即橡皮条被拉伸的方向、长度完全一样，所以答案选B、D.【答案】BD6某小组在做“寻找等效力的实验时，实验结果如图3­3­6所示，A是固定橡皮条的图钉，O为在力的作用下橡皮条与细线套的结点所到达的位置，F与AO共线图3­3­61图中_选填“F或“F是两个分力F1和F2用平行四边形画出的对角线的值；2本实验中，假设力F1的大小及方向固定不变，为了使橡皮条仍伸长到O点，对力F2来说，下面几种说法中正确的选项是AF2可以有多个方向BF2的方向和大小可以有多个值CF2的方向和大小是唯一的DF2的方向是唯一的，但大小可以有多个值【解析】1显然F是单个力作用时的情况，因为F与AO共线，F是F1和F2的对角线2由于F1的大小和方向已经确定，所以F2是唯一确定的【答案】1F2C为减小实验误差，应注意的事项1同一实验中的两只弹簧测力计的选取方法是：将两只弹