高中物理必修力的合成 教材内容透析

1.5力的合成-教材内容透析本节内容是高中阶段所学习的一种重要的方法，这种思想方法贯穿于以后学习物理的全过程，因此学好本节知识有助于掌握矢量运算的一般方法，以后凡是属于矢量的物理量合成的方法均和力的合成方法一样。所以，本节教材学习的是一种全新的重要运算法则，要非常认真地对待，理解这种运算的深刻内涵。1．知识的发生的过程一个物体往往同时受到F1、F2、F3、…几个力的作用，这几个力的作用的效果是唯一的，那么，几个力的作用效果能不能用—个力F来代替呢?这—个力和另外几个力的大小、方向有什么关系呢?下面来说明这个问题，如图1—5—1(1)(2)所示。图(1)中OA、OB挡板对球C有弹力N1、N2，的作用，小球还受到重力的作用，共同的效果使球静止，N1、N2的作用效果用一个力来代替。根据二力平衡的知识，F的大小应和C球的重力的大小相同方向相反，那么，F和N1、N2有什么关系呢?同样(2)图中AO线和BO线中的拉力T1和T2的效果也和可以用一个力F来替代，根据二力平衡的知识柞易得到F的大小与C物体的重力的大小相问，那么，F的大小与方向和T1和T2有什么关系呢?：要解决这些问题需要学习新的知识和方法。2．共点力和合力的概念共点力：几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。合力：几个力F1、F2、…Fn作用在物体上产生的效果，同用一个力F产生的效果相同，那么F就是力F1、F2、…Fn的合力。如—个重为G的物体用二根细线ab、cd悬挂在大花板上，如图1—5—2所示；，这二根线中产生的弹力T1和T2的效果就是把物体悬挂起来，如果用一根线也可以把同一物体悬挂起来，线中的弹力为T，这两种情况的效果相同，因此T就是T1和T2的合力。(1)求合力的方法利用弹簧秤做实验得到了汁算合力的方法，小结为平行四边形法则。具体求合力时，可以用作图法和利用公式进行计算。①作图法选取一定的长度代表力的大小，作出力F1和F2的图示，再以F1和F2的线段为邻边做平行四边形，如图1—5—3所示，合力的大小可以用两邻边之间的对角线表示出来，图中的F是F1和F2的合力。如果求：三个力F1、F2、F3的合力，可以先将F1和F2的合力F求出，再求F和F3的合力，这样得到F1、F2、F3的合力。以此类推，不论多少力的合力均可以用这种方法求出，但比较麻烦。以上的平行四边形的法则，还可以演变成三角形法则，例如：如图1—5—4所示，求F1和F2的合力，可以将F2的作用点平移到F1的箭头处，然后作O和F2的箭头的连线，如图1—5—5所示，得到—个矢量三角形，从这个三角形可看出F是F1和F2的合力。合力的大小和方向与用平行四边形得到的结果一样。如果求三个力的合力，可以和平行四边形法则进行对比得到一般的方法。如图1—5—6所示，先求出F1和F2的合力F，再求出F和F3的合力F合，类推：不论多少力的合力均可以用这种方法求出。②利用公式求合力根据平行四边形的法则，结合数学知识可推导到的计算合力的计算公式。如图1—5—7所示，F1和F2的夹角为θ，求合力的大小，确定合力的方向。分析：先用平行四边形法则作图求出合力F，延长OF2，过F的箭头作OF2的垂线，并与其延长线交于A点，根据三角形的知识以上的求合力的公式，可以在解决问题时选择使用。3．力的大小利用作图法和公式法，均可求出F1和F2的合力的大小，下列是一些特殊的情况：(1)当F1和F2夹角为零时，F=F1+F2。(2)当F1和F2的夹角为1800(方向相反)时，F=|F1－F2|方向为F1和F2中的数值较大的力的方向。(3)当F1和F2的夹