课件21张PPT。4 力的合成 学习目标1．力的作用的等效性理解合力和分力的概念，
初步体会等效替代思想。
2．过实验探究合力的方法，
并知道它是矢量运算的普遍法则。
3．初步应用矢量运算法则，
并知道合力的大小与分力间夹角的关系。
4．会用作图法求共点力的合力。
会用直角三角形知识计算合力。1、表示力的方法2、力的作用效果力的图示改变物体形状、改变物体的运动状态复习巩固1、合力和分力 如果几个力同时作用时产生的作用效果与某一个力单独作用的效果相同，则这一个力就叫那几个力的合力，那几个力叫这一个力的分力。一．几个基本概念2、力的合成：求几个力的合力。等效思想分力合 力等效代替力的合成 那么，分力和合力之间存在怎样的关系呢？力的合成又遵循什么规律? （一）、探究求合力的方法二、力的合成规律F合=F1+F2=7N1、方向在同一直线上力合成问题两个分力同向相加两个分力反向相减F合=F1-F2=1N总之： 方向在同一直线上的几个力的合成运算使用直接加减的方法同向相加反向相减 若两个分力的方向不在同一直线上呢? 想一想 合力大小跟什么因素有关？你能设计一个实验探究出合力与分力的关系吗？2、方向不在同一直线上力合成问题1）同一次实验橡皮条的结点要拉到同一个位置
2）要记录结点的位置
用力的图示描述力的大小和方向，要在实验过程中记录力的方向（结合初中所学的两点确定一条直线的规律，沿着细绳套点两个点，其连线方向就是力的方向）
3）弹簧秤要校零，读数时正视刻度，应使拉力沿着弹簧的轴线方向，橡皮条、弹簧秤和细绳套要与纸面平行，同一次实验橡皮条的结点必须拉到同一个位置，选择适当的标度作力的图示，所作的图不宜过小和过大。友情提示：行四边形定则 即如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边做平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之对角线表示出来，这就叫做力的平行四边行定则。F合F2注意：同一直线上力的合成是平行四边形定则应用的特例。1、求合力 F1F2F合（二）、力的合成规律应用例：已知F1=45N，方向水平向右;F2=60N，方向竖直向上，求F合=？大小F合=15X5N=75N方向：与F1成53°斜向右上方作图时的注意事项：
（1）合力、分力要共点，实线、虚线要分清；
（2）合力、分力的标度要相同，作图要准确；
（3）对角线要找准；
（4）力的箭头别忘画。上例中根据平行四边形定则可作出下图:由直角三角形可得方向：与F1成θ=arcsin(4/5)斜向右上方 若物体受到两个以上的共点力作用又该如何求它们的合力?2、多个力的合成先求F1和F2的合力F4，再求F4与F3的合力F合。讨论：合力是否一定比分力大？② θ＝0°时，即F1、F2共线同方向，合力为多大？③ θ＝180°时，即F1、F2共线反方向，合力为多大？合力的取值范围：①夹角θ越大，合力如何变化？F合可能大于、等于、小于 F1、F2F合随F1和F2的夹角增大而减小F合＝F1＋F2 合力方向与两个力的方向相同F合＝｜F1－F2｜ 合力方向与分力F1、F2中较大的方向相同。｜F1－F2｜ ≤ F合≤ F1＋F2三、共点力和非共点力：
几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力。①共点力②非共点力 力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能相交于一点。力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。第三章 相互作用
4 力的合成
学习目标
1.初步体会等效替代思想.
2.了解实验探究合力的方法,并知道它是矢量运算的普遍法则.
3.初步应用矢量运算法则,并知道合力的大小与分力间夹角的关系.
4.会用作图法求共点力的合力,会用直角三角形知识计算合力.
自主探究
1.如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的 相同,则这个力就叫那几个力的 ,而那几个力就叫这个力的 .?
2.两力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作 ,这两个邻边之间的 就代表合力的大小和方向,这个法则叫做 .?
3.如果一个物体受到两个或更多的力的作用,有些情况下这些力共同作用在 上,或者虽不作用在 上,但它们的延长线 ,这样的一组力叫做共点力.?
合作探究
一、合力与分力
探究活动:两名瘦小的学生抬起一桶水和一名高大的学生自己提起这桶水,从把水桶提起的效果来看,两组同学活动的效果是相同的.
思考问题:(1)两个力和一个力的作用效果相同时,它们之间是否可以相互替代?
(2)如果两个力方向相同,如何求合力?如果两个力方向相反,如何求合力?
(3)如果两个力不在同一直线上而是有一定的夹角时,那么合力与分力的关系怎样?
1.合力与分力的作用效果是 ,它们是可以 .?
2.两个力的方向相同时,两个力的合力大小等于 ,方向 .?
3.两个力的方向相反时,两个力的合力大小等于 ,方向 .?
二、探究求合力的方法
猜想与假设:若两个力成一定的角度,则分力与合力的关系?
设计实验,制定实验方案:
方案一: 方案二:
(1)研究对象是谁?如何得到合力F与分力F1、F2?如何保证F与F1、F2的作用效果相同?
(2)实验过程中需要记录哪些数据?(方向如何记录).如何准确直观地描述力的大小和方向?
进行实验,收集数据.
注意事项:
(1)同一次实验橡皮条的结点要拉到同一个位置.
(2)要记录结点的位置,用力的图示描述力的大小和方向,在实验过程中记录力的方向(结合初中所学的两点确定一条直线的规律,沿着细绳套点两个点,其连线方向就是力的方向).
(3)弹簧测力计要校零,读数时正视刻度,应使拉力沿着弹簧的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套要与纸面平行,选择适当的标度作力的图示,所作的图不宜过小或过大.
分析论证:通过实验探究确定了两个分力与合力,并且用力的图示将它们表示出来,交流实验中得到的图形,并思考归纳、总结本实验探究的结论.
实验结论:经过多次实验,最后确认,以两分力为邻边得到的四边形的对角线的长度、方向,跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合.
1.求互成角度的两个力的合力,不是简单地将两个力相加减,而是用表示两个力的 为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示 ,这就是平行四边形定则.?
2.合力F的大小不仅取决于两个分力F1、F2的 ,还取决于两个分力的 .?
三、平行四边形定则的应用
【例题】力F1=45N,方向水平向右,力F2=60N,方向竖直向上.求这两个力的合力的大小和方向?(作图法和计算法)
说明:(1)合力分力要共点,虚线实线要分清.
(2)合力分力标度要相同,作图要准确.
(3)对角线要找准,不要忘了求合力的方向.
解答:
【巩固练习】
用作图法求夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°的两个力的合力.求它们的夹角是0°和180°时的合力.比较求得结果,并讨论下列问题:
问题:(1)合力总是大于分力吗?
(2)当两个分力大小一定时,合力随分力夹角变化而变化的规律是什么?何时合力最大?何时合力最小?合力的取值范围是什么?
(3)如果两个以上的力作用在同一个物体上,怎样求它们的合力?
1.合力 大于分力,当两个分力大小一定时,合力随分力夹角的增大而 .?
2.合力的大小范围是 .?
3.多个力合成时,可以先取其中的两个力合成,画出对角线,用此对角线与其他力再次合成,直到求出合力.
四、共点力
【自主学习】
阅读课本P63“共点力”,完成下列问题:
(1)下面甲、乙两图中的各力是共点力吗?
(2)你能举出非共点力的实例吗?
(3)平行四边形定则适用于共点力吗?
【思维拓展】
本节探究实验时,同学们用到了两个弹簧测力计,若只有一个弹簧测力计,能完成本实验吗?应该如何操作呢?
1.共点力的特点是 .?
2.力的合成的平行四边形定则只适用于 .?
课堂检测
1.下列关于分力与合力的说法中,正确的是( )
A.分力与合力同时作用在同一个物体上,所以它们都是物体受到的力
B.合力的大小一定大于每一个分力的大小
C.合力的大小可能小于其中一个分力的大小
D.两个分力夹角不变,其中一个分力变大,则合力一定变大
2.两个共点力,一个力F1=40N,另一个力为F2,它们的合力F=100N,则F2的大小可能是( )
A.20N B.40N
C.80N D.160N
3.两个共点力同向时合力为a,反向时合力为b,当两个力垂直时合力大小为( )
A. B.
C. D.
4.小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示.已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是( )
A.当θ为120°时,F=G
B.不管θ为何值,F=
C.当θ=0°时,F=
D.θ越大F越小
5.物体受到两个方向相反的力的作用,两力F1和F2的大小分别为5N、10N.现保持F1不变,将F2从10N逐渐减小到0.在此过程中,它们的合力大小的变化情况是( )
A.逐渐变小 B.逐渐变大
C.先变小,后变大 D.先变大,后变小
6.有两个大小恒定的共点力,它们的合力大小F与两力之间夹角θ的关系如图所示,则这两个力的大小分别是( )
A.6N和3N
B.9N和3N
C.9N和6N
D.12N和6N
7.如图所示,A、B为同一水平线上的两个绕绳装置,转动A、B改变绳的长度,使光滑挂钩下的重物C缓慢下降.关于此过程绳上拉力大小的变化,下列说法中正确的是( )
A.不变 B.逐渐减小
C.逐渐增大 D.可能不变,也可能增大
8.轻杆的一端安装有一个小滑轮P,用手握住杆的另一端支持着悬挂重物的绳子,如图所示.现保持滑轮的位置不变,使杆向下转动一个角度到虚线位置,则下列关于杆对滑轮P的作用力的判断正确的是( )
A.变大 B.不变
C.变小 D.无法确定
9.若两个力F1、F2的夹角为α(90°<α<180°),且α保持不变,则( )
A.一个力增大,合力一定增大
B.两个力都增大,合力一定增大
C.两个力都增大,合力可能减小
D.两个力都增大,合力可能不变
10.一物体受到三个共点力的作用,这三个力的大小是2N、4N、5N,那么这个物体合力大小可能是( )
A.1N B.3N C.9N D.14N
11.水平地面上放着一个箱子,当它受到一个水平向东的16N的拉力和一个水平向南12N的拉力作用时,这两个拉力的合力大小为多少?方向指向哪里?
12.当颈椎肥大压迫神经时,需要用颈部牵拉器牵拉颈部,以缓解神经压迫症状.如图所示为颈部牵拉器牵拉颈椎肥大患者颈部的示意图.图中牵拉细绳为跨过3个小滑轮的同一根绳子,牵拉绳分别为水平、竖直方向,牵拉物P的质量一般为3kg,求牵拉器作用在患者头部的合力大小及方向.(g取9.8N/kg)
参考答案
自主探究
1.效果 合力 分力
2.平行四边形 对角线 平行四边形定则
3.同一点 同一点 交于一点
合作探究
一、合力与分力
1.相同的 相互替代的
2.两个分力的大小之和 与它们的方向相同
3.两个分力的大小之差的绝对值 与较大的力的方向相同
二、探究求合力的方法
1.有向线段 合力的大小和方向
2.大小 方向夹角
三、平行四边形定则的应用
1.不一定 减小
2.|F1-F2|≤F合≤F1+F2
四、共点力
1.作用于同一点或者力的延长线交于一点
2.共点力
课堂检测
1.C 解析:合力与分力是等效替代的关系,合力与分力不能同时存在,选项A错误;合力可以大于、小于或等于分力,选项B错误,选项C正确;如果两个分力方向相反,当一个分力变大时,合力可能变小,选项D错误.
2.C 解析:F1和F2两个力的合力范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判断可知选项C正确.
3.B 解析:假设两个力分别为F1、F2,则同向时:F1+F2=a;反向时:F1-F2=b;当两力垂直时:F=.由联立可得F1=,F2=,解得F=.
4.AC 解析:由力的合成可知,两分力相等时,θ=120°,F合=F分=G,θ=0°,F分=F合=,故选项A、C正确,选项B错误;θ越大,在合力一定时,分力越大,故选项D错误.
5.C 解析:当5N6.B 解析:设两个力分别为F1、F2.由题图可知,F1-F2=6N,F1+F2=12N,解得F1=9N,F2=3N.
7.B 解析:在重物C缓慢下降的过程中,两绳上拉力的夹角逐渐减小,但两力的合力大小方向都不变,根据平行四边形定则可知,两绳上的拉力逐渐减小,故选项B正确.
8.B 解析:以滑轮为研究对象,受到两部分绳子的拉力作用和杆的弹力作用,两拉力的大小均为mg,在杆向下转动一个角度到虚线位置时,杆对滑轮P的作用力与两拉力的合力等大反向,两拉力的合力不变,故杆对滑轮P的作用力不变,选项B正确.
9.CD 解析:参照图分析:保持F1和F2的夹角α不变,当F2增至F2'时,F1和F2的合力F变为F',由图象可直观看出F>F',即两分力中一个力增大,合力不一定增大.同理可分析出:两个力都增大,合力可能增大,可能减小,也可能不变,故选项C、D正确.
10.ABC 解析:三个力合力的最小值为零,最大值为11N,选项A、B、C正确.
11.解析:因为该平行四边形为矩形,所以可用勾股定理计算出F的大小.
F=N=20N
如图所示,设合力F与向东的F1的夹角为θ,则有
tanθ=
所以得θ=37°
即合力的方向为东偏南37°角.
答案:20N 东偏南37°角
12.解析:细绳上的张力处处相等,竖直向上的力F1=2mg,水平向右的力F2=mg,F1与F2的夹角为90°,故
F合=
=mg=65.7N
tanθ==2
所以θ=arctan2.
答案:65.7N 与水平方向的夹角为arctan2
