力的合成课件

1、第5章力与平衡2017年四省(市)高一新生教学指导意见内容与要求教学建议及说明(1)通过实验,了解力的合成与分解.(2)知道矢量和标量.(3)能用共点力的平衡条件分析日常生活中的问题.注重在机械运动情景下培养学生的运动与相互作用观念等物理核心素养.教学中应多联系日常生活经验、多举例、多演示,从多个角度创设情境,注意引导学生把生产和生活中的具体情景转换成物理模型,提出与物理学有关的问题引导学生讨论,让学生体会等效替代思想在建立概念中的作用;通过实验验证力的平行四边形定则,学会分析和处理实验数据的方法,提高科学探究能力.第1节力的合成教师备课参考 |核心素养养成目标|物理观念1.知道合力、分力、共

2、点力的概念,理解合力与分力的关系.2.理解力的平行四边形定则是矢量运算的普遍规则.3.能用力的合成知识分析日常生活中的问题.科学思维与科学探究1.体会等效替代的物理思想在探究自然规律中的作用,让学生将生活实际与物理概念相联系,通过具体事例引出力的合成、合力与分力的概念.2.通过实验探究求合力的方法力的平行四边形定则的学习,让学生通过实验体会矢量合成的特点.科学态度与责任1.通过力的合成的学习,体会物理规律与生活的联系.2.渗透等效替代的物理思想.|教学重难点|教学重点1.掌握合力与分力的关系.2.会用作图法和计算法,求共点力的合力.教学难点1.合力大小与两共点力间夹角的关系.2.用直角三角形知

3、识分析共点力的合成.感悟解题规律探寻基本知识测评学习效果探寻基本知识树立物理观念知识点一 共点力的合成【情境导学】如图所示,一个成年人提起一桶水,使水桶保持静止,用力为F;两个孩子共同提起同样的一桶水并使之保持静止,用力分别为F1和F2.问题:(1)成年人用的力与两个孩子的力作用效果是否相同?二者能否等效替代?(2)F与F1,F2是什么关系?答案:(1)作用效果相同;能等效替代.(2)F是F1和F2的合力,F1和F2是F的两个分力.【知识梳理】 1.共点力:几个力同时作用在物体上的 或者它们的作用线相交于 ,这几个力叫共点力.2.合力:几个共点力共同作用产生的 可以用一个力代替,把这个力叫做那

4、几个力的 .3.力的合成:求几个力的 叫做力的合成.【思考判断】 1.作用在同一物体上的几个力一定是共点力.( )2.两个共点力共同作用的效果与其合力作用的效果相同.( )3.合力与分力是同时作用在物体上的力.( )同一点同一点效果合力合力知识点二共点力合成的平行四边形定则【情境导学】 如图所示,在做引体向上运动时.问题:(1)双臂平行时省力还是双臂张开较大角度时省力?(2)可以用哪种方法表示双臂合力的大小?答案:(1)双臂平行时省力,根据平行四边形定则可知,合力一定时(等于人的重力),两臂分力的大小随双臂间夹角的增大而增大,当双臂平行时,夹角最小,两臂用力最小.(2)作图法或计算法.【知识梳

5、理】 1.平行四边形定则: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 表示.2.两个以上的力的合成方法:如果有三个或更多的外力同时作用在一个物体上,用平行四边形定则先求出其中两个力的 ,再求出这个 与第三个力的合力,直到把所有外力都合成为止,最后得到的结果就是这些力的 .【思考判断】 1.力的平行四边形定则中,对角线表示合力.( )2.由作出的力的平行四边形定则可知,合力可能小于分力.( )3.多个共点力求合力时平行四边形定则也适用.( )邻边对角线合力合力总合力要点一感悟解题规律培养科学思维合力与分力的关系1.合力与分力的关系(1)

6、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(1)两力同向:合力最大:F=F1+F2,方向与两力同向.(2)两力反向:合力最小:F=|F1-F2|,方向与其中较大的力同向.(3)两力夹角为:如图,合力随的增大而减小,合力大小的范围是:|F1-F2|FF1+F2.特别提示 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.【典

7、例1】 大小不变的两个共点力F1与F2,其合力为F,则以下说法错误的是( )A.合力F一定大于任一分力B.合力大小既可等于F1,也可等于F2C.合力有可能大于任何一个分力D.合力F的大小随F1,F2之间夹角的增大而减小解析:本题中虽然两个分力大小一定,但其夹角未知,我们可以取一些特殊值分析.当=0时,合力最大Fmax=F1+F2,当F1,F2夹角为180时,合力最小Fmin=|F1-F2|,因此合力F大小变化范围为|F1-F2|FF1+F2.若取F1=2 N, F2=3 N,则1 NF5 N,故选项A错误,C正确;由合力变化范围可知选项B正确;对选项D,当F1与F2之间夹角为零时,合力最大,当

8、F1与F2之间夹角为180时,合力最小,合力随着F1与F2之间夹角的增大而减小,故选项D正确.A规律方法 合力与分力的关系合力F有可能大于任一分力,也有可能小于任一分力,还有可能等于某一分力的大小,它的大小取决于两个分力间的夹角,这如同三角形三边的长短关系.由平行四边形定则可知,分力F1和F2及合力F的矢量图必构成一个闭合的三角形,三角形的三个边长表示力的大小,合力既可能对应三角形的长边,也可能对应三角形的短边.(教师备用)例1-1:(多选)将两个大小不变的力F1,F2合成为F,则可以肯定( )A.F和F1,F2都是物体同时受到的力B.F单独作用与F1和F2共同作用的效果相同C.F一定等于F1

9、+F2D.F的大小可能小于F1,F2中的最小者解析:合力代替两个力、产生效果相同,只“代替”而不“共存”,选项A错误,B正确;在平行四边形中,根据两邻边长短的不同及其夹角的不同,对角线长度可能大于两邻边、小于两邻边、等于其中一个邻边、或比一个邻边大比另一个邻边小,所以合力大于分力、小于分力、等于分力都是可能的,故选项C错误,D正确.BD针对训练1-1 (2017山东省寿光现代中学高一月考)(多选)关于合力与分力下列说法中正确的是( )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的大小C.合力的大小可能比每一个分力都大也有可能比每个分力都小D.合力的大小可能与两个分力

10、的大小相同解析:当两个力方向相同时,合力等于两分力之和,合力才大于每一个分力,故A错误;当二力反向时,合力等于二力大小之差,合力有可能小于分力,故B错误;如果两个分力大小相等、方向夹角为120时,两个力的合力大小与两个分力的大小都相等,故D正确;随两分力夹角的不同,合力的大小也不同,合力可能大于分力,也可能小于分力,故C正确. CD要点二二力合成的求解方法1.作图法操作流程如下:选标度 作F1,F2的图示作平行四边形 (2)夹角为的两个等大的力的合成:如图(乙)所示.(3)夹角为120的两个等大的力的合成:如图(丙)所示,合力F=2Fcos= F.【典例2】 如图所示,两个人共同用力将一个牌匾

11、拉上墙头.其中一人用了450 N的拉力,另一个人用了600 N的拉力,如果这两个人所用拉力的夹角是90,求它们的合力.思路探究 (1)利用作图法求解时,基本的操作流程是什么?答案:选标度 作平行四边形 测长度.(2)求合力时,只计算出合力的大小吗?答案:力是矢量,必须明确力的方向.解析:法一作图法用图示中的线段表示150 N的力.用一个点O代表牌匾,依题意作出力的平行四边形,如图所示.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=1505 N=750 N,用量角器量出合力F与F1的夹角=53.答案:750 N与较小拉力的夹角为53向上规律方法 两种求解方法的特点用作图法求合

12、力,虽然简单快捷,但准确度不高;用计算法求合力,由于受到数学知识的限制,目前只能在直角三角形中进行计算,遇到非直角三角形时,要用正弦定理等进行计算.(教师备用)例2-1:(2017福建上杭高一联考)如图所示,一物体受到1 N,2 N,3 N,4 N四个力作用正沿着3 N力的方向做匀速直线运动,现保持1 N,3 N,4 N三个力的方向和大小不变,而将2 N的力绕O点旋转300,此时作用在物体上的合力大小为( )A.1 N B.2 N C.3 N D.4 N解析:四力的合力为零,则可知1 N,3 N,4 N三个力的合力为2 N;与2 N的力大小相等方向相反;则2N的力绕O点旋转300,其他三力的合

13、力不变,那么现在变为2 N的两个力,其夹角成120,因此这两个力的合力大小为2 N,故B正确.B针对训练2-1 物体受到两个力F1和F2作用,F1=30 N,方向水平向左;F2 =40 N,方向竖直向下.求这两个力的合力F.解析:法一作图法取单位长度为10 N的力,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=510 N=50 N,用量角器量出合力F与分力F1的夹角为53.答案:50 N方向与分力F1的夹角为53向下要点三共点力合成的范围问题

14、两个力的合成三个力的合成合力的最大值两个力同向时,合力最大,Fmax =F1+F2三个力同向时合力最大,Fmax=F1+ F2+F3合力的最小值两个力方向相反时合力最小, Fmin=|F1-F2|(1)当其中一个力在另外两个力的合力的取值范围之内时,合力F最小值为零,即Fmin=0(2)当其中两个较小力之和F1+F2F2.当=0时,F1+F2=5 N,当= 180时,F1-F2=1 N,联立解得F1=3 N,F2=2 N,选项B正确;当=90时,F= N3.6 N,选项D正确.BD测评学习效果演练当堂技法1.下列关于分力与合力的说法,正确的是( )A.两个力的合力,可能小于任一个分力B.5 N

15、,2 N,6 N三个共点力最大合力为13 N,最小合力为1 NC.将两个已知力进行合成,若已知两个分力的大小,则只有唯一解D.合力的大小总是大于分力的大小A 解析:力的合成遵守平行四边形定则,两个力的合力可以比分力大,也可以比分力小,也可以等于分力,故A正确,D错误;5 N,2 N,6 N三个共点力的最大合力为13 N,而6 N在5 N与2 N合力范围内,则最小合力为0 N,故B错误;根据平行四边形定则,若已知两个分力的大小,可能有一解,可能有两解,也可能多解,故C错误.2.(2016天津宝坻六校联考)作用在同一物体上的三个共点力,大小分别为4 N,3 N和8 N,其合力最小值为( )A.1

16、N B.3 N C.13 N D.0A 解析:当三个力作用在一个物体上,不在一条直线,并且夹角可以改变,8 N不在4 N与3 N合力的最大值与最小值之间,所以物体三个力的合力不为零,即它们合力的最小值为1 N,故选项A正确,B,C,D错误.3.如图所示,在同一平面内,大小分别为1 N,2 N,3 N,4 N,5 N,6 N的六个力共同作用于一点,其方向互成60的角,则其合力大小为( )A.0 B.1 NC.2 N D.3 NA解析:5 N和2 N,4 N和1 N,6 N和3 N的合力都为3 N,且三个合力互成120,根据平行四边形定则知,最终合力为零,故选项A正确,B,C,D错误.4.已知两个大小相等的共点力作用在同一物体上,当它们之间的夹角为120时,其合力大小为12 N.若其他条件不变,只改变这两个力之间的夹角,那么当这两个力之间的夹角为90时,其合力大小应为( )A.6 N B.12 NC.12 N D.6 NB 解析:由题意,设两个相等的共点力大小为F,当它们之间的夹角为120时,合力如图,由等边三角形的知识可知F=12 N,当这两个力之间的夹角为90时,由勾股定理得合力大小为12 N,故A,C,D错误,B正确.5.在水平面