教科版（2019）必修 第一册第三章 相互作用 第4课时 力的合成 课件（共40张PPT）

(共40张PPT)
第二章　力
第5课时　力的合成
学习目标 重点难点
1.能从力作用的等效性来理解合力和分力的概念．
2．会用作图法和计算法求共点力的合力，掌握平行四边形定则．
3．知道合力的大小与分力夹角的关系． 1.力的平行四边形定则是本节的重点．
2．合力大小与分力夹角的关系及平行四边形定则的应用是本节的难点．
阅读教材“几个力可用一个力来替代”部分，并完成以下问题．
1．生活中有很多事例：两个力或者多个力共同作用的效果与某一个力单独作用产生的效果相同．如图所示．
一、几个力可用一个力来替代
2．如图甲中悬挂风景画框的结点O受三个力，乙中的店牌受三个力，丙中的扁担也受三个力．
观察三个图中的作用力，找出它们的区别并总结什么是共点力．
提示：甲图中，三个力共同作用在O点上；乙图中，三个力虽然不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，具有以上两个特点的力叫作共点力．丙图中的力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能交于一点，所以不是共点力．
3．归纳总结
(1)合力与分力
当一个物体受到几个力共同作用时产生的效果，可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的__________相同，这个力叫做那几个力的__________；原来的几个力叫做__________．如图F是F1、F2的合力．F和F1、F2是等效替代关系．
共同效果
合力
分力
(2)力的合成：求几个力的__________的过程叫做力的合成．
(3)共点力
作用在物体的__________或者延长线____________的一组力．
合力
同一点上
相交于一点
4．如图，两个力F1＝5 N和F2＝2 N方向相同或相反，即两个力的夹角分别为0°和180°时，其合力分别是多少？
提示：同向时F＝F1＋F2＝7 N，反向时F＝F1－F2＝3 N.
5．若两个力成任意夹角时，如何求合力？
教材“探究共点力合成的规律”实验
(1)实验目的是什么？
提示：探究分力与合力的关系
(2)怎样才是“效果”相同？
提示：每次使橡皮条沿同一方向伸长相同的长度，即每次使橡皮条的端点拉到同一位置O点．
(3)如何确定力的大小和方向？
提示：由弹簧测力计的示数确定力的大小，细线的方向即为力的方向．
(4)实验中需记录什么？
提示：记录分力和合力的大小和方向及结点O的位置．
(5)结合实验过程请思考：
①观察合力是否等于两个分力的大小之和？力的合成是不是简单的相加减？
提示：否，不是
②这两个力的合力可能与这两个力的什么因素有关？
提示：跟两个分力的大小及两分力间的夹角有关．
③在数学上，要确定三条线段的关系，常常将它们归入到一个几何图形中去进行分析比较．据此请思考：合力与两个分力间存在什么关系？
提示：合力可能大于、等于、小于每个分力．
6．平行四边形定则
两个力合成时，以表示这两个力的线段为__________作平行四边形，这两个邻边之间的__________就代表合力的大小和方向．
邻边
对角线
问题一：如何求三个或三个以上的力的合力？
提示：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，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．
问题二：合力一定比分力大吗？
提示：不一定．合力可能比分力大，也可能比分力小，还可能合力与分力大小相等．
问题三：根据平行四边形定则，两个大小一定的力F1和F2，其合力何时最大？何时最小？取值范围是多少？
提示：两个力同向的合力最大为F1＋F2，反向时合力最小为|F1－F2|，取值范围|F1－F2|≤F≤F1＋F2.
阅读教材“互成直角的两个力的合成”部分，并完成以下问题．
1．请试着自行完成课本例题．
2．求合力的两种方法
(1)计算法
可以根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力．以下为求合力的二种特殊情况：
二、互成直角的两个力的合成
(2)作图法
根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体操作流程如下：
3．如何求多个力的合力？试用计算法分别求出以下三种情况中三个共点力的合力．
提示：求多个共点力的合力，可先求任意两个力的合力，再求这个力与第三个力的合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力．在实际求解中应根据几个共点力的特点，看先求哪两个力的合力简单，使计算方便．
F甲＝5 N、F乙＝13.5 N、F丙＝0
问题一：有两个力F1＝2 N、F2＝4 N．用作图法求出它们之间的夹角分别为θ＝0°、60°、150°、180°时合力F的大小，根据你所作的图，研究下面的问题．
(1)θ由0°增大到180°的过程中，合力F的大小怎样变化？
提示：逐渐减小．
(2)什么情况下合力最大？最大值是多少？什么情况下合力最小？最小值是多少？
提示：θ＝0°时，合力最大为6 N；θ＝180°时，合力最小为2 N.
(3)合力F是否总能大于原来的两个力中的一个(F1或F2)吗？
提示：不能．合力可能比分力大、可能比分力小、也可能和分力大小相等．
问题二：两个共点力之间的夹角一定，若其中一个力增大时，其合力大小如何变化？
提示：当两个分力间夹角θ一定且其中一个分力大小也一定时，合力的变化分两种情况．
(1)当0°≤θ≤90°时，由作图法可以直观看出，合力F随F2的增大而增大，如图甲所示．
(2)当90°＜θ≤180°时，由作图法可以直观看出，合力F随F2的增大先减小后增大，如图乙所示．
当F2＝F1cos(180°－θ)时，F有最小值，Fmin＝F1sin(180°－θ)．
所以，随另一分力的增大，合力F可能逐渐增大，可能逐渐减小，也可能先减小后增大．
问题三：如何确定三个共点力的合力范围？试分别求出以下两组共点力的合力的最大值和最小值．
①5 N、7 N、8 N　②1 N、5 N、10 N.
提示：①最大值20 N，最小值0　②最大值16 N、最小值4 N.
(多选)大小不变的两个共点力F1与F2，其合力为F，则(　　)
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F2
C．合力有可能小于任何一个分力
D．合力F的大小随F1、F2之间夹角的增大而减小
[解题探究]
(1)合力与分力产生的作用效果有何关系？
提示：相同．
(2)合力与分力的大小有何关系？
提示：|F1－F2|≤F合≤F1＋F2.
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进行分析．当θ＝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|≤F合≤F1＋F2.若取F1＝2 N，F2＝3 N，则1 N≤F合≤5 N，故应排除选项A，同时确定选项C正确．对选项B，由合力变化范围可知正确．对选项D，当F1与F2之间夹角最小为0°时，合力最大；当F1与F2之间夹角最大为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B、C、D正确．
答案：BCD
如图所示，为使电杆稳固，在杆上加了两根拉线CA和CB．若每根拉线的拉力都是300 N，两根拉线间的夹角为60°，求拉线拉力的合力大小及方向．
[解题探究]
(1)求合力有哪两种方法？
提示：作图法和计算法．
(2)计算法求合力实质是什么？
提示：把求合力问题转化为解三角形问题．
答案：大小为519.6 N，方向竖直向下．
一、合力与分力的关系
1．合力与分力的三性
2．合力与分力间的大小关系
当两分力F1、F2大小一定，夹角θ从0°增大到180°时，合力大小随夹角θ的增大而减小．所以：
(1)合力的最大值：夹角θ＝0°(两力同向)时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向；
(2)合力的最小值：夹角θ＝180°(两力反向)时合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较大的力同向；
(3)合力的范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.
二、合力的求解方法——作图法和计算法
三、多个力的合成
1．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．一般有下面三种情况：
(1)两分力共线(方向相同或相反)．
(2)两分力F1、F2垂直．
(3)两分力大小相等，夹角为120°.
2．三个力合力的范围的确定
(1)最大值：三个力的方向均相同时，三力的合力最大，
Fmax＝F1＋F2＋F3.
(2)最小值：若一个力在另外两个力的和与差之间，则它们的合力的最小值为零；若一个力不在另外两个力的和与差之间，则它们的合力的最小值等于三个力中最大力的值减去另外两力的值．
活页作业(十二)
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