3.4《力的合成和分解》（课件） 高一物理 （人教版2019必修第一册）

3.3力的合成和分解高中物理

/人教版（2019）/必修一/第三章学习目标01040203理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则知道合力、分力以及力的合成、力的分解的概念知道力的三角形定则会用作图法求合力，会按照力的实际效果及正交分解法求分力23新知探究如图所示，一个成年人或两个孩子均能提起相同质量的一桶水，那么该成年人用的力与两个孩子用的力作用效果是否相同？二者能否等效替换？合力与分力4新知探究假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。这几个力就叫作那个力的分力。合力与分力5新知探究合力与分力的三个性质1．(双选)关于合力与分力的说法中，正确的是()A．合力与分力同时作用在物体上B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的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课堂练习6BC课堂练习7【答案】BC【解析】合力的作用效果与它的分力共同的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，如当物体受到合力作用时，分力则是按效果命名的，没有施力物体，是不存在的；如几个分力是同时作用在物体上的，则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项错误，B项正确．两分力大小一定时，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8新知探究（1）定义：求几个力的合力的过程叫作力的合成；求一个力的分力的过程叫作力的分解（2）平行四边形定则：在两个力合成时，以表示这两个力的有向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力的合成和分解9新知探究（3）三角形定则：把两个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向。三角形定则与平行四边形定则实质上是一样的。力的合成和分解10新知探究（4）力的分解：一个力分解为两个力，如果没有限制，可以分解为无数对大小、方向不同的分力。实际问题中，要依据力的实际作用效果或需要分解。力的合成和分解矢量既有大小，又有方向，相加时遵从平行四边形定则或三角形定则标量只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则11新知探究合力的计算方法作图法：根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体操作流程如下：12新知探究求合力常见的特殊情况类型作图合力的计算两分力相互垂直

大小：方向：两分力等大，夹角为θ

大小：方向：F与F1夹角为(当θ＝120°时，F1＝F2＝F)13新知探究多力合力的计算方法先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。14新知探究多力合力的计算方法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)2．如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，则下列四个选项中，这三个力的合力最大的是()课堂练习15CABCD课堂练习16【答案】C【解析】根据平行四边形定则可知，A项中三个力的合力为2F1，B项中三个力的合力为0，C项中三个力的合力为2F3，D项中三个力的合力为2F2，由于三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，所以C项合力最大。故C正确3．如如图甲所示,在广州亚运会射箭女子个人决赛中,中国选手程明获得亚军。创造了中国女子箭手在亚运个人赛历史上的最好成绩。那么射箭时,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示。弓弦的夹角应为(cos53°=0.6)（

）A．53° B．127° C．143° D．106°课堂练习17D课堂练习18【答案】D【解析】由图知

；

解得

故选D。19新知探究合力与分力的大小关系当两分力F1、F2大小一定时：最大值：两力同向时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向最小值：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20新知探究合力与分力的大小关系合力范围：两分力的夹角(0°≤θ≤180°)不确定时，合力大小随夹角θ的增大而减小，所以合力大小的范围是：|F1－F2|≤F≤F1＋F221新知探究合力与分力的大小关系三个力合力范围的确定最大值：当三个力方向相同时，合力F最大，Fmax＝F1＋F2＋F3最小值：若其中两个较小的分力之和(F1＋F2)≥F3时，合力的最小值为零，即Fmin＝0；若其中两个较小的分力之和(F1＋F2)<F3时，合力的最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)合力的取值范围：Fmin≤F≤F1＋F2＋F34．(多选)已知两个分力的大小为F1、F2，它们的合力大小为F，下列说法中不正确的是()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．不可能出现F>F1＋F2的情况课堂练习22ABC课堂练习23【答案】ABC【解析】如果F1与F2大小相等，方向相反，则其合力为零，既小于F1又小于F2，故A错误；如果F1、F2同向，则合力F＝F1＋F2，既大于F1又大于F2，故B错误；合力F的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，因此，C错误，D正确24新知探究一个力在不受条件限制下可分解为无数组分力将某个力进行分解，因为同一条对角线可以构成的平行四边形有无穷多个(如图所示)，这样分解是没有实际意义的。实际分解时，一个力按力的作用效果可分解为一组确定的分力。力的分解25新知探究一个合力分解为一组分力的情况分析(1)已知合力和两个分力的方向时，有唯一解力的分解26新知探究一个合力分解为一组分力的情况分析(2)已知合力和一个分力的大小和方向时，有唯一解力的分解27新知探究一个合力分解为一组分力的情况分析（3）已知合力F以及一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小时，若F与F1的夹角为α，有下面几种可能：力的分解28新知探究①当Fsinα＜F2＜F时，有两解，如图甲所示；②当F2＝Fsinα时，有唯一解，如图乙所示；③当F2＜Fsinα时，无解，如图丙所示；④当F2＞F时，有唯一解，如图丁所示。力的分解29新知探究具体问题中将一个力分解为两个分力必须根据这个力在该问题中的实际作用效果来分解，这就要求在力的分解之前必须搞清楚力的作用效果。搞清了力的效果，也就搞清了力的方向，搞清了各个力的方向后，分解力将是唯一的。按实际效果分解的一般思路：按力的作用效果分解30新知探究定义：把力沿着两个选定的相互垂直的方向分解的方法。适用环境：比较适用于计算物体受三个或三个以上共点力的合力情况优点：(1)可借助数学中的直角坐标系对力进行描述(2)分解时只需熟知三角函数关系、几何关系，简单且容易求解(3)分解多力时，可将矢量运算化为代数运算力的正交分解法31新知探究一般步骤：(1)建直角坐标系坐标轴的选取是任意的，为使问题简化，建立坐标系时坐标轴的选取一般有以下两个原则：使尽量多的力处在坐标轴上尽量使某一轴上各分力的合力为零力的正交分解法32新知探究一般步骤：(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图所示力的正交分解法33新知探究一般步骤：(3)分别求出x轴和y轴方向上所受的合力，合力等于在该方向上所有力的代数和。(沿坐标轴正方向的力取为正，反之取为负)即：Fx＝F1x＋F2x＋…；Fy＝F1y＋F2y＋…(4)求共点力的合力：合力大小

，设合力的方向与x轴的夹角为φ，则力的正交分解法34新知探究正交分解法不一定按力的实际效果来分解，而是根据需要为了简化问题在两个相互垂直的方向上分解，它是处理力的合成和分解的复杂问题的一种简便方法力的正交分解法5．(多选)如图所示，重20N的物体放在粗糙水平面上，用F＝8N的力斜向下推物体。F与水平面成30°角，物体与平面间的动摩