【一线名师整理推荐】高中物理必修一：第三章 第四节 力的合成（教师版，问题导学+合作探究+针对训练，无答案）

第三章 相互作用
第四节 力的合成
【学习目标】
1．准确理解合力与分力的概念及其关系，熟练掌握平行四边形定则。
2．自主学习，合作探究，学会用图示法求合力。
3．积极投入，领悟“等效代替”法在建立物理概念中的作用。
【重点难点】
1．合力与分力的关系。
2．矢量运算的法则——平行四边形定则。
【使用说明及学法指导】
1．依据学习目标，认真阅读课本做好问题导学，重点体会等效替代的物理思想。
2．通过自学，初步掌握合力与分力的关系以及求合力的方法。
【问题导学】
1．物理情景：值日生倒废水时，两个同学共同提起一桶水，另一个力气比较大的同学自己就可以提起来。
问题：（1）在上例中，两个同学对水桶的作用效果与一个同学对水桶的作用效果相同吗？
（2）请根据力的作用效果定义分力与合力：
合力：
分力：
思考：合力与分力是_____________关系。
2．（1）什么是力的合成？
（2）设F1=4N、F2=3N，
当F1与F2共线同向时，合力为多大？方向怎样？
当F1与F2共线反向时，合力为多大？方向怎样？
当F1与F2垂直时，合力多大？方向怎样？ （是否直接把F1、F2相加或相减？）
3．在右图中，两物体受力有何特点 ，这样的一组力叫做____________，力的合成法则只适用于这样的力。
下图中物体受的力是共点力吗？
预习自测
1．下列说法正确的是 （ ）
A.分力与合力同时作用在物体上
B.分力同时作用在物体上的共同效果与合力单独作用时效果相同
C.合力与分力是一对平衡力
D.以上说法都不对
2．下列说法正确的是（ ）
A.几个力的合力就是这几个力的代数和。
B.几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个分力。
C.几个力的合力可能小于这几个力中最小的一个。
D.几个力的合力可能大于这几个力中最大的力
【合作探究】
探究点一： 力的合成
问题1．实验：探究求合力的方法（实验装置如图所示）。
（1）实验步骤：
①在木板上用图钉固定一张白纸，在白纸上用图钉固定一根橡皮筋；
②在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计互成角度地
拉橡皮筋，记下结点的位置、弹簧测力计的示数和细绳套的方向，即两分力F1、F2的大小和方向；
③再用一个弹簧测力计拉细绳套，达到同样的结点位置，记下此时的力F的大小和方向；
④选定标度，做出力F1、F2、F的图示；
⑤以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线。
（2）通过认真作图，你能得出怎样的结论？
（3）思考：如何保证两次拉橡皮筋力的作用效果是相同的？
为了减小摩擦（减小误差）拉动弹簧秤时应该注意什么问题？
问题2．平行四边形定则的内容：
思考：平行四边形定则仅适用于力吗？对于速度、加速度等矢量的运算能满足平行四边形定则？
[针对训练]
1．设F1=10N、F2=10N，用平行四边形定则通过作图求下列各种情况的合力.
（1）F1、 F2夹角为00
（2）F1、 F2夹角为600
（3）F1、 F2夹角为900
（4）F1、 F2夹角为1200
（5）F1、 F2夹角为1800
2．两个大小都是5 N，夹角为120°的共点力，其合力大小和方向为（ ）
A.10 N，方向与其中一个力夹角为60°
B.5 N,方向与其中一个力夹角为60°
C.5 N，方向在两力夹角的角平分线上
D.10 N，方向无法确定
探究点二：合力与分力的关系
问题3．两个力分别是F1=3N和F2=4N，什么情况下合力最大？最大值为多大？什么情况下合力最小？最小值为多大？
思考：1．合力的范围是多少？
2．合力随着两分力的夹角增大如何变化？
3．合力能够大于分力，能不能小于分力？
[针对训练]
3．力F1和F2是同一直线上的两个力，它们的合力大小为30N，方向向左，已知F1的大小为40N，关于F2的大小和方向，下列说法中正确的是（ ）
A.F2的大小一定是70N
B.F2的大小一定是10N
C.F2的方向一定向右
D.F2的方向可能向左，也可能向右
★4．在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与两个分力的夹角的关系图象，问：
（1）两个分力的大小各是多少
（2）合力的变化范围是多少