2017-2018学年高中物理 第二章 力 第5节 力的合成教学案 教科版必修1

1、第5节力的合成1.合力与分力的效果相同，具有同等的替代关系。2.求几个茄子力的合力的过程称为力的合成。3.合成两个力时，将表示两个牙齿力的线段展平为相邻的线段活动变形，牙齿两个邻居之间的对角线表示合力的大小和方向。牙齿定律称为平行四边形定律。4.两个分力F1、F2和合力F的关系：| F1-F2 |ff1 F2。5.共点力是指几个力作用在物体上的同一点或它们的作用力在同一点相交。一、合力和分力1.合力和分力如果力F的效果等于力F1和F2，则F称为F1和F2的合力，F1和F2称为F的分力。2.力的合成(1)定义：求多个力的合力的过程。(2)实质：力的合成是等效替代的一种茄子方法，用一种力替代几个茄

2、子共同作用力，替代后的效果和原来一样。3.公分力作用于物体的同一点或力的作用力线在同一点相交的几个力。其次，实验：探讨共同点力合成的规律。1.实验设备白纸、木板、橡皮筋、细绳、标尺、弹簧称重传感器、铅笔、三角板、图钉(部分)。2.实验阶段(1)如图251(a)所示，将一张白纸固定在水平放置的板上，将橡皮筋的一端固定在板的K点上。橡皮筋的自然长度为KE。(2)橡皮筋在构成徐璐120的两个弹簧称重传感器的共同作用下，沿KE方向从E点到O点延伸。此时，弹簧称重传感器的显示数分别为F1和F2，如图(B)所示，创建了F1和F2的图。移除F1和F2，使用弹簧杆单元沿KE直接将橡皮筋拉至O点，弹簧杆单元的数

3、量如图(C)所示，以F表示。图251(3)更改F1和F2的大小和方向，重复以上实验和图。3.实验结论平行四边形规则：通过表示两个公共点力F1和F2的线段使相邻边平行四边形，产生的F的大小和方向可以表示为两个相邻边之间的对角线。第三，形成徐璐直角的两个力的合成图2521.徐璐直角共点力的合成如图252所示，几何知识为合力大小f=，方向tan =。2.求多种协方差的合力的方法首先求出两个力的合力，求出牙齿合力和第三个力的合力，然后依次进行，最后求出所有协方差的合力。向量合成规则向量同时具有大小和方向，并在合成时遵循平行四边形规则。1.自主事故判定(1)合力和分力是等价的替代关系。()(2)合力和分

4、力是同时作用于物体的力。（）(3)公分力必须作用于物体的同一点。（）(4)两个力的合力必须等于牙齿两个力的对数。（）(5)两个力的合力不一定大于一个力的大小。()(6)两个力的合力方向可能与两个分力的方向不同。()合作探索次会议(1)一个大人可以举起一桶水，两个孩子即使用力，也可以举起牙齿的水桶。那么大人用的力和两个孩子用的力有什么关系呢？哪个是合力？哪个是分力？“提示”效果相同，可以平等地替代。成人的力量是两个孩子的作用力的合力，两个孩子的作用力是分力。(2)物体受到多种力时，牙齿多少茄子力的合力也是物体受到的力之一吗？(？提示合力和分力的关系是等价的替代关系，在分析物体的力时，效果上可以用

5、牙齿几茄子力的合力代替。但是牙齿“合力”不是物体“加”的力。(3)用平行四边形定律可以合成多力吗？如何进行？提示是。首先求出两个力的合力，然后求出牙齿合力和第三个力的合力，直到所有力合成。合力和分力的关系1.合力和分力的相关性2.合力和分力之间的大小关系两点力F1，F2大小恒定，角度从0增加到180，合力大小随角度的增加而减小。(1)最大值：角度=0(两个力方向相同)时合力最大，f=f1 F2，方向与两个力方向相同。(2)最小值：角度=180(两个力翻转)时，合力最小，f=| f1-F2 |，方向与两个力中较大的力方向相同。(3)合力范围：| f1-F2 |ff1 F2。是(多选)已知两个公共

6、点力的合力为F。现在，如果保持两个力之间的角度不变，增加其中一个力()A.合力f必须增大B.合力f的大小可以保持不变C.合力f可以增加，也可以减少。D.如果0 90，则合力f必须减小思考点讨论合力变化问题一般要按照平行四边形规律解释。解释有两个公分力F1，F2，分为两个茄子情况进行讨论。(1)0 90时，合力随其中一个力的增加而增加，如图A所示。(2)90 180时，F2增大，其合力首先变小，然后逐渐增大。所以A错了。b，C是对的。回答 BC(1)合力和分力是等价的替代关系，两者作用于同一物体，其效果相同。物体不是同时受到合力和分力的作用。(2)合力和分力的大小关系可用平行四边形定律绘制示意图

7、分析。大小关系是合力的大小可以大于每个分力，小于每个分力，也可以等于分力。1.对于两种茄子大小不变的公点力和合力的关系，以下说法是正确的()A.合力的大小随着两个力的角度增加而增加B.合力的大小不能小于分力中最小的C.合力的大小必须大于分力中最大的D.两个力的角度减小时，合力的大小增加。分析：选取D合力的大小随两个力的角度增加而减小，角度减小而增大，A错误，D正确。合力的大小可能是分数力大，分数力小，也可能等于分数力，B，C错了，所以我选择D。2.如果两个力的大小分别为2 N和4 N，且运动方向位于同一条直线上，则合力大小可以为()A.0b.6nC.7n d.8n分析：选择b。如果两个力为零，

8、即两个力在同一条线上，方向相同，则最大合力为f1 F2=2n 4n=6n。如果角度为180，则两个力位于同一条直线上，方向相反，合力最小，最小值为F1-F2=4N-2N=2N。因此合力的范围为2nf6n。因此合力不能牙齿为6 N，0 N，7 N，8 N，因此A，C，D错误，B是正确的。3.(多个选择)两个公共点力F1，F2大小不同，合力大小为f。()A.F1，F2同时增加一倍，f也增加一倍B.F1，F2同时增加10 N，f也增加10 NC.F1增量10 N，F2减少10 N，f必须保持不变D.如果F1，F2中的一个增加，f不一定增加解决方案：选择AD作为平行四边形时，可以知道A是正确的，通过分

9、析相同善意两个力F1，F2的合成，可以知道B，C错误，D是正确的。合力的计算求公分力的合力一般有两种茄子方法1.作图法使用平行四边形法则作为图形工具创建平行四边形，然后使用测量工具测量合力的大小和方向，如下所示：2.计算方法根据平行四边形定律，可以创建力的示意图，然后通过几何关系解释对角线。长度是合力的大小。两种茄子特殊情况下合力的计算方法图253(1)包含角为的两个大力的合成，如图253(a)所示，平行四边形是用菱形构造的，利用对角线徐璐正交的特征，可以得到合力F=2F COS。(2)角度为120的两个大力的合成实际上是图(B)的特殊情况，得到合力F=2F COS=F。前所未有杨浦大桥是继南

10、浦大桥后，横跨黄浦江的另一个我国自行设计的双塔双索面双索面叠合梁斜拉桥，如图254所示。高耸的208米主塔像一把锋利的剑一样直冲云霄，塔两边的32对钢索连接着横梁，像巨大的琴弦一样展开，巨大的巨龙在演奏着微弱的奏鸣曲。(威廉莎士比亚、奏鸣曲、奏鸣曲、奏鸣曲、奏鸣曲、奏鸣曲)假设斜拉桥的某个钢索和垂直方向的角度都是30，每个钢索的牵引力都是3104 N，那么它们对塔柱形成的合力是多少呢？方向怎么样？图254想法拨号回答牙齿问题的基本想法是：解释把两个钢索的张力看作沿着钢索的方向的两个分力，把他们作为邻居画平行四边形，对角线表示他们的合力。如对称所示，合力方向必须沿着塔柱垂直向下。下面用两种茄子方

11、法计算牙齿合力的大小。解决方案1:映射方法(请参见图a)在o点引用两条方向线段OA和OB。与垂直方向的角度均为30，单位长度为1104 N，则OA和OB的长度均为3个单位长。对角OC的长度为5.2个单位，因此合力的大小为f=5.21104n=5.2104n。解决方案2:计算方法(请参见图b)牙齿平行四边形连接AB并且OC与D相交时，AB和OC徐璐垂直平分，如图B所示。也就是说，AB垂直于OC，AD=DB，OD=OC，在直角三角形AOD中，AOD=30，回答 5.2104 N方向垂直下“作图法”和“计算法”各有优缺点，“作图法”易于理解矢量的概念，图像直观但不准确，可能会产生误差。“计算方法”是

12、根据平行四边形规则创建力的合成示意图。然后利用数学知识求合力。您可以在绘制时加入参考线，以取得直角三角形、等腰三角形、等腰三角形等特殊三角形。这样很容易计算。1.如果两个相同大小的公共点力F1，F2，它们之间的角度为90，合力大小为20 N，则它们之间的角度为120，合力大小为()A.40n b.10nC.20n d.10n解析：选取b在两个力之间的角度为90时(如图所示)，合力大小为20 N，根据平行四边形规则，其已知为f1=F2=10n。如果两个力的角度为120，则根据平行四边形规则，F和=10N，因此B正确，A，C，D无效。2.如图255所示，两个相同的橡皮筋OA，OB最初将夹角为0，O

13、点处重力为50 N的物体捆绑起来，节点O位于中心。现在，将A，B沿圆周分别移动到两侧A ，B ，使 AOA= bob=60牙齿。要使节点仍然居中，这时需要在节点上挂几个物体吗？图255分析：由于节点O的位置不变(如图所示)，因此两个橡皮筋的另一端分别沿着圆周移动，两点力的合力为F 。橡皮筋的长度不变。换句话说，张力的大小不变。AO，BO将重物并排举起时，橡皮筋产生的弹力为f，合力大小为2F，牙齿合力与重物的重力平衡，因此f=n=25n，f=f=25n。答案：25 N验证力的平行四边形规则1.注意事项(1)节点找o点的时候要力求准确。在同一实验中，橡皮筋拉长后的O点必须保持位置不变。(2)拉动使

14、用弹簧称重传感器测量张力时，必须沿弹簧称重传感器轴方向测量张力。橡皮筋、弹簧测功机、细绳应位于与纸平行的同一平面上。二分法F1，F2之间的角度不要太大或太小。(3)小图在同一实验中选择的比例必须相同。根据力的图形要求和几何映射方法，制作平行四边形，求出合力。2.错误分析(1)如果在使用弹簧称重传感器之前不调整0，可能会发生误差。(2)在使用过程中，弹簧称重传感器的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧称重传感器的外壳和纸张之间存在摩擦力，可能产生误差。(3)两次测量拉力时，如果不把橡皮筋的节点拉到同一个点，就会发生偶然的误差。(4)两个分力的角度太小或太大，F1，F2值太小，应用平行四边形法则绘

15、制时可能会出现偶然的误差。前所未有一名学生在学习了“力的合成”后，想在家做实验验证力的平行四边形规律。他在学校实验室里租了两个弹簧称重传感器，进行了如下实验。A.在墙上贴白纸以记录弹簧称重传感器弹性的大小和方向。B.在弹簧称重传感器底部挂满水的水杯，记录停止时弹簧称重传感器的读数f。C.将大约30厘米长的细线从杯带中穿过，然后将细善意两端分别绑在两个弹簧称重传感器的挂钩上。在白纸附近，用手拉对称的细线，使两个弹簧称重传感器的数量相同，记录到白纸的善意方向，弹簧称重传感器的数量如图256甲所示。D.白纸上以一定的尺度显示了两个弹簧称重传感器的弹性。根据力的平行四边形定律，牙齿两个力的合力F ，如

16、图B所示。图256(1)在步骤c中，弹簧测力计读数为_ _ _ N。(2)在步骤d中，合力f=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ n(3)_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _审议图牙齿问题调查了“验证力的平行四边形定律”实验，实验原理来自教科书，但只是改变了一些实验器材、实验程序、数据处理方法，深入理解了实验原理，掌握了处理这种实验的基本方法，就不难解决牙齿问题了。分析 (1)在评估弹簧测力计读数时必须对其进行评估，最终读数应为有效数字，根据图A弹簧测力计指针的位置，可读取的力的大小为3.00 N。(

17、2)根据力的大小，可以表示为线段的长度。利用标尺和三角板，用图B中已知的两个力创建平行四边形，测量两个力之间的对角线长度，与尺度为1 N的长度相比，F 的大小为(5.20.2)N。(3)如果F 是垂直方向，数值接近F，则可以在实验误差容差范围内验证力的平行四边形规则。回答 (1)3.00 (2)(5.20.2)(3)F 是垂直方向，其值与F几乎相同实验是每年高考中必须考试的内容，但是高考试题往往避开教科书中固有的实验模式，开辟另一条路，通过灵活的实验装置、操作方法达到验证实验的目的，调查学生灵活运用教科书知识解决实际问题的能力。“变通”的实验问题一般是新颖别致的。在考试问题上可以找到教科书中实验的“影子”，所以平时在学习中要重视“变通”实验的训练。1.在“探索共点力合成的规律”实验中，一名学生的实验情况如图257所示。其中A是固定橡皮筋的图钉，O是橡皮筋和细绳子的节点，OB和OC是细绳子。图257(1)牙齿实验中使用的科