力的合成和分解 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

力的合成和分解人教版高中物理必修第一册|第三章第四节新课导入：从生活走进物理情景一：提水的智慧两个小孩用两个力F₁、F₂共同提起一桶水，水桶保持静止；而一个大人仅用一个力F单独提起同一桶水，水桶同样静止在原地。情景二：吊灯的悬挂一盏吊灯，既可以用一根竖直的绳子悬挂，此时绳子产生一个拉力F；也可以用两根互成一定角度的绳子共同悬挂，此时两根绳子分别产生拉力F₁和F₂。无论哪种方式，吊灯都稳稳地挂在那里。核心思想：等效替代一、共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力就叫做共点力。作用于同一点多个外力直接施加在物体的同一个物理位置上，所有力的作用点完全重合。作用线相交于同一点力的实际作用点分散在物体的不同位置，但将各力的作用线向两端进行延长后，所有线条会相交于空间中的某一个共同点。二、合力与分力1.定义：如果一个力的作用效果与几个力共同作用的效果完全相同，那么这个力就叫做那几个力的合力，这几个力就叫做那个力的分力。2.关系：等效替代易错警示：在对物体进行受力分析的同一过程中，不能同时出现合力和分力。（1）等效性（2）同体性（3）瞬时性三、力的合成1.概念：求几个力的合力的过程叫作力的合成。F1（1）同一直线上的二力合成FF2同向:F=F1+F2F1F2F反向：F=F1-F2F1F2F（2）互成角度的两个共点力怎样计算合力呢？实验：探究两个互成角度的力的合成规律2、实验器材方木块、白纸、弹簧称(两个)、橡皮条、细绳、三角板、刻度尺、图钉1、实验原理合力的作用效果与几个分力共同作用的效果相同。3、实验步骤：（1）在桌面上固定一个贴有白纸的方木板，用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的A点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套。（2）用两个弹簧秤分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，结点达到某一位置Ｏ。（3）作出两个力Ｆ1和Ｆ2的图示。（4）只用一只弹簧秤，把橡皮筋的结点拉到相同的位置Ｏ点，读出弹簧秤的示数，记下细绳的方向，作出这个力Ｆ的图示。在实验误差允许的范围内，两个力的合力为以这两分力为邻边作出的平行四边形的对角线。4、实验结论：5N3N4NEO1N平行四边形定则内容：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。通用的矢量运算工具不仅是力的合成法则，更适用于速度、加速度等所有矢量的合成与分解。应用平行四边形定则做力的图示时注意：①分力、合力的起点相同②分力、合力的标度一致F2F1③虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线④求合力时既要得出合力的大小，又要说明力的方向平行四边形法则的应用1．求合力的方法：（1）作图法（力的图示法）合力大小：合力方向：F＝15×5N＝75N与F1成53°斜向右上方①②③④1．求合力的方法：（2）计算法（三角函数、勾股定理等）（1）合力最大:F=F1+F2(夹角为0

,两个分力方向相同)（2）合力最小:F=︱F1-F2︱(夹角为180

，两个分力方向相反)（3）合力的大小范围:︱F1-F2︱≤F≤F1+F22.二力合成的合力范围：

在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。（4）合力可能大于、等于、小于任一分力F1F2F3F43．多力合成的方法F12F123F1234先求出两个力的合力，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。【例1】关于两个共点力的合力跟两个分力的大小关系，下列说法中正确的是（

）A．合力的大小一定大于它的任意一个分力的大小B．合力的大小一定等于它的两个分力的大小之和C．合力可以比两个分力都大，也可以比两个分力都小D．合力的大小不可能与它的分力大小相等C【例2】下列几组同一平面内的三个共点力中，它们的合力不可能为零的是（

）A．3N、3N、5NB．2N、5N、10NC．5N、6N、7ND．6N、8N、10N【答案】B四、力的分解力的分解：在物理学中，我们把求一个力的分力的过程叫作力的分解。力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则。按实际作用效果分解分析力对物体产生的实际效果，以此确定分力的方向。例如斜面上物体的重力，通常分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面的分力。正交分解法将所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上。θ水平向前拉物体竖直向上提物体的两个作用效果θθF1=GsinθF2=GcosθGθθF2F1重力G的作用效果：①使物体沿斜面向下滑；②使物体垂直向下压紧斜面θGF2F1重力产生的效果使物体紧压挡板使物体紧压斜面正交分解法正交分解法是将一个力分解为相互垂直的两个分力的方法。将复杂的矢量几何运算转化为坐标轴上的代数运算。01建立坐标系选取合适的x-y直角坐标系，通常以物体运动方向或未知力方向为轴，以减少矢量分解的工作量。02分解各力将研究对象所受的每一个外力，严格按照平行四边形定则分解到选定的x轴和y轴上，得到对应分量。03求轴上合力分别对x轴和y轴上的所有分力进行代数求和，计算出两个坐标轴方向上的合成分量Fₓ合与Fᵧ合。04求总合力利用勾股定理计算总合力的大小，再通过三角函数关系确定合力的方向，最终完成问题的求解。F1F2F3xyOF2yF1yF3yF3xF1xF2X正交分解步骤：①建立xoy直角坐标系②沿x轴和y轴将各力分解③分别求xy轴上的合力FX合、FY合④如果处于平衡状态FX合=Fy合=F1x+F3x-F2XF1y+F2y-F3yFX合=0FY合=0F合=0如果处于非平衡状态【例3】如图，质量为m的物体在一恒力作用下沿水平路面做匀速直线运动。恒力与水平方向夹角为θ（0°＜θ＜90°），物体与路面间动摩擦因数为μ，重力加速度为g，则恒力大小为（）A．B．C．D．【答案】A【解析】对物体受力分析如图：水平方向由平衡条件得：Fcosθ﹣f＝0，竖直方向由平衡得：Fsinθ+mg＝FN，又f＝μFN，联立解得：F＝五、矢量与标量标量Scalar只有大小而没有方向的物理量。运算时遵循常规的代数法则，只需对数值进行加减乘除即可。常见的标量包括温度、质量、时间、体积、功等。矢量Vector既有大小又有方向的物理量。运算时需遵循矢量运算法则（如平行四边形定则）。矢量的方向往往代表了物理过程的趋势，常见的矢量有力、速度、位移、加速度等。核心区别与物理意义矢量与标量是物理学中最基础的分类方式。理解这一区别，是我们后续学习牛顿运动定律、电磁学等内容的基石。标量描述的是“量的多少”，而矢量不仅描述了“量的多少”，更描述了“变化的方向”。在解决实际物理问题时，正确区分物理量的性质，才能选择正确的计算方法，得出符合客观规律的结论。矢量(Vector)既有大小又有方向，且相加时遵从平行四边形定则的物理量。这是矢量区别于其他量的本质特征。核心特征双重属性缺一不可，运算需遵循几何法则，不能简单代数叠加。典型实例力、位移、速度、加速度、动量、电场强度等。标量(Scalar)只有大小没有方向，相加时遵从常规算术法则的物理量。只需数值即可完整描述其物理意义。核心特征单一数值属性，运算遵循普通的代数加减法，结果唯一。典型实例质量、长度、时间、温度、能量、功、路程等。1.如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角变化的图象，则这两个分力的大小可能为（

）A．1N和4N

B．2N和3N

C．1N和5N

D．2N和4N

B随堂练习：2.一体操运动员倒立并静止在水平地面上，下列图示姿势中，假设两手臂用力大小相等，那么沿手臂的力F最大的是(

)将人所受的重力按照效果进行分解，由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大，因而C图中人最费力，A、D图中人最省力，故C正确。C3.已知两个力的合力F=10N,其中一个分