人教版2019高中物理必修一3.5共点力的平衡 课件（共38张PPT）

(共38张PPT)
第三章
相互作用——力
力的合成和分解(一)
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导入新课
一个静止的物体，在某平面上受到五个力作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？
如果我们能“用一个力的单独作用来替代那五个力的共同作用，而效果不变”，即等效替代，那么上述问题不就迎刃而解了吗！
一个静止的物体，如果在某平面上只受到一个力作用，那么你能判断它将向哪个方向运动吗？
曹冲称象
观察生活
1.定义：如果一个力产生的作用效果跟几个力共同产生的作用效果相同，那么这个力叫做那几个力的合力。那几个力叫做这个力的分力。
2.思想方法：在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效替代。而不是物体又多受了一个力。
一.合力和分力概念
3.等效替代的实例：初中电学中的总电阻和各分电阻的关系。
等效替代
观察生活
等效
两个力的作用效果与一个力的作用效果相同
两个小孩与一个大人同样提起一桶水
观察生活
一根绳子与两根绳子同样可以使灯静止于同一位置
等效
1.定义：如果一个力产生的作用效果跟几个力共同产生的作用效果相同，那么这个力叫做那几个力的合力。那几个力叫做这个力的分力。
2.说明：在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效替代。而不是物体又多受了一个力。
一.合力和分力概念
合力
分力
等效替代
⑴力的合成的概念：
求几个已知力的合力的过程叫作力的合成。
思考
二.力的合成和分解
1.力的合成
合力与分力的大小和方向存在怎样的关系？怎么求几个已知力的合力呢？
F1=5N
F2=12N
⑵力的合成方法：
①在同一直线上的两个力的合成方法：
F=17N
大小：F=F1+F2
F1=5N
F2=12N
F=7N
大小：F=F2-F1
方向：与任何一个分力方向相同
方向：与那个大力方向相同
⑵力的合成方法：
②不在同一直线上的两个力的合成方法：
合力的大小和方向怎么样呢？
实验器材：
橡皮条1根、细绳套2个、钩码若干、滑轮2个、铅笔、三角板。
实验步骤：
①用两个力 F1、F2将橡皮条GE沿直线EC拉长到O点，橡皮条伸长了EO这样的长度，记下O点的位置和F1、F2的大小和方向。（图甲）
②撤去F1、F2，用一个力F拉橡皮条使它沿同一直线伸长同样的长度EO，记下F的大小和方向（图乙）。
③选定标度，分别作出F1、F2、F的图示（图丙）
③实验探究：演示实验
合力F与两个分力F1、F2有什么关系呢？
④以F1、F2为邻边做平行四边形，则F1、F2之间的对角线就是理论合力Fˊ（图丁）。
实验器材：
橡皮条1根、细绳套2个、钩码若干、滑轮2个、铅笔、三角板。
实验步骤：
⑤比较实际合力F和理论合力Fˊ（图丁）。
⑥得出实验结论：在实验误差允许范围内，两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则（图丁）。
③实验探究：演示实验
思考与讨论：位移的合成方法
C
A
·
B
·
x1
x2
x
x1
x2
x
两个力的合成是否也满足三角形定则或平行四边形定则呢？
三角形定则
平行四边形定则
x2
求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的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，这叫做力的平行四边形定则。
Fˊ
实验结论：两个力的合成遵循平行四边形定则。
推广：所有矢量的合成都遵循平行四边形定则。
丁
实验器材：
橡皮条1根、细绳套2个、弹簧秤2个、木板1块、白纸1张、图钉5个、铅笔、三角板。
④实验探究：学生实验
实验原理：分三步
①测出两个分力F1、F2和实际合力F。
②根据平行四边形定则，作出F1、F2的理论合力Fˊ。
③比较实际合力F和理论合力Fˊ，得出结论。
④实验探究：学生实验
实验步骤：
①用两个弹簧秤通过细绳套将橡皮条与细绳套的结点拉到O点，记下O点的位置和两个弹簧秤的读数及其方向（测两个分力F1、F2）。
②只用一个弹簧秤通过细绳套将橡皮条与细绳套的结点仍拉到O点，记下弹簧秤的读数和方向（测实际合力F）。
③选定标度，分别作出F1、F2、F的图示。
④以F1、F2为邻边做平行四边形，则F1、F2之间的对角线就是理论合力Fˊ。
⑤比较实际合力F和理论合力Fˊ。
⑥得出实验结论：在实验误差允许范围内，两个互成角度的力的合成遵循平行四边形定则。
④实验探究：学生实验
注意事项：
①使用弹簧秤前要进行校准。
②拉动弹簧秤时，要使它与木板平行并顺着拉片拉，每次读数都不能超出它的量程，两细绳套的角度要适当（600~1200）。
③细绳套要适当长些，记录方向描点时两点要尽量远些。
④同一次实验两次拉动橡皮条，结点位置一定要相同。
⑤作力的图示时要适当选定一个统一标度。
⑥下结论时要说“在实验误差允许范围内”。
④实验探究：学生实验
实验原理第1步
④实验探究：学生实验
实验原理第2、3步
④实验探究：学生实验
求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的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，这叫做力的平行四边形定则。
实验结论：两个力的合成遵循平行四边形定则。
推广：所有矢量的合成都遵循平行四边形定则。
⑵力的合成方法：
例1.力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上 ，这两个力 均作用在同一物体的同一点上，求这两个力的合力F的大小和方向。
(1)图解法
合力大小F=15×(40/8)N=75N
合力方向：与F1成53°斜向右上方
取8mm长的线段表示15N的力
作出力的平行四边形如图所示
⑷例题
15N
F1
F2
F
530
例1.力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向竖直向上 ，这两个力 均作用在同一物体的同一点上，求这两个力的合力F的大小和方向。
(2)公式法
由直角三角形可得
θ
方向：与F1成θ=530 斜向右上方
F1
F2
F
作出力的示意图如左图示
⑸矢量和标量
⑹多力合成的方法：
F1
F2
F3
F4
F12
F123
F1234
先求出任意两个力的合力，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进去，最后得到的结果就是这些力的合力
说明：
（1）求多个力的合力时，与求解顺序无关。
（2）几个力的合力只有一个，是唯一的。
⑷多力合成的方法：
F1
F2
F3
F4
F12
F123
F1234
多边形定则：
先把各个力平移成首尾相连，那么由第一个力的始端到最后一个力的末端的有向线段就是这些力的合力
思考2：
⑺合力与分力的大小关系：
讨论1：两个分力F1、F2大小不变，合力随夹角如何变化？
①合力最大: F=F1+F2(夹角为0 , 即方向相同)
②合力最小: F=︱F1 - F2︱(夹角为180 ,即方向相反)
q
F
③合力的大小范围: ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
④合力可能大于、等于、小于任一分力
⑤两个分力F1、F2大小不变，两个分力的夹角越大， 合力越小。
α
④夹角θ越大，合力就越小：合随F1和F2的夹角增大而减小
例2.有两个力，一个是10N，一个是2N，它们的合力能等于5N、10N、15N吗？
1．关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大
B．F的大小一定大于F1、F2中的最大者
C．F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小
D．F的大小不能小于F1、F2中的最小者
C
⑻强化训练：
2．两个共点力，大小都是50 N，如果要使这两个力的合力也是50 N，这两个力之间的夹角应为（ ）
A．300 B．600
C．1200 D．1500
C
3．两个共点力的合力的最大值为35 N，最小值为5 N，则这两个力的大小分别为 N和 N若这两力的夹角为900，则合力的大小为 N．
15
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4、三个力的大小分别为F1=4N、 F2= 5N和F3= 6N，已知其合力为0，则F1、 F2的合力的大小和方向如何？
F1
F2
F3
F12
思考：三个力F1=4N、 F2= 5N、F3= 6N的合力F的大小的范围？
思考：三个力F1=4N、 F2= 5N、F3= 10N的合力F的大小的范围？
F1
F2
F3
对于同一物体产生相同的效果
已知分力
合力
力的合成
平行四边形定则
以两个共点力为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向
求　解
遵循
课堂小结