3.4 力的合成和分解-力的分解 教学课件-2025-2026学年人教版（2019）高中物理必修一(共34张PPT)

(共34张PPT)
情景导入：人拉汽车
第2课时 力的分解
第4节 力的合成和分解
第三章 相互作用——力
高中物理人教版（2019）必修第一册
通过上一节课的学习我们知道，求几个力的合力的过程叫力的合成。
分力
合力
等效替代
F
F1、F2、F3…
力的合成
温故知新
我们是否可以把一个力分解成多个力？需要怎么分呢？
遵循平行四边形定则
定义：求一个力的分力的过程叫力的分解。
力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也遵循平行四边形定则。
力的合成结果唯一
F1
F2
F3
F4
F5
F6
F
F合
F1
F2
没有其它限制时，力的分解有无数种结果
一、力的分解
怎样分解才符合实际呢？
实验体会：用铅笔支起图中的绳子，绳子的一端套在手指上保持水平，另一端挂一个钩码保持静止
F的作用效果:
①拉伸橡皮条
②使铅笔挤压掌心
一、力的分解
A
B
C
θ
F
θ
F1
F2
活动过程
实验体会：现场演示用斜向下的力在桌子上向前推板擦，人的作用力会产生怎样的效果
F
一、力的分解
F的作用效果:
①向前推板擦
②向下挤压板擦
F1
F2
θ
力的分解的方法：按实际作用效果分解力。
分解的步骤：
（1）分析力的作用效果；
（2）据力的作用效果定分力的方向;(画两个分力的方向)
（3）用平行四边形定则据数学知识求分力的大小和方向。
一、力的分解
能举例说明吗？
实例1：水平面上的物体，受到与水平方向成α角的拉力F的作用。试根据力的作用效果分解F 。
物理模型
F
F1=F cosα
F2=F sinα
F1
F2
F产生的作用效果：①水平向前拉物体 ②竖直向上提物体
二、实例分析
物理模型
实例2：为什么高大的立交桥要建有很长的引桥呢？
F1=Gsinα
F2=Gcosα
斜面倾角 越大，F1、F2的大小如何变化？
二、实例分析
活动过程
探究实验:用力的传感器探究重力的两个分力的大小随斜面倾角变化而变化的情况。
将重力G = 4.85N的物体放在倾角为 θ 的斜面上，用平行四边形定则计算一下以上三种情况下的两个分力的大小,并与记录下的实验数据进行比较。
当斜面的倾角θ = 30 时,分力F1 = , F2 = ;
当斜面的倾角θ = 4 时,分力F1 = , F2 = ;
当斜面的倾角θ = 6 时,分力F1 = , F2 = ;
实验数据记录
θ
实例3：放在斜面上的物体所受重力G产生怎样的作用效果？如何分解？
G
θ
F1
F2
θ
G
F1
F2
θ
二、实例分析
重力产生的效果
使物体紧压挡板
使物体紧压斜面
重力产生的效果
紧压竖直挡板
使物体紧压斜面
实例4：可自由转动的轻杆AC 和BC ，BC 杆水平。在它们的连接处C点施加一个竖直向下的力F 。
F
F
F1
θ
F2
F1
θ
F2
F2= Fcotθ
F1= Fcotθ
二、实例分析
刀刃在物理学中称为“劈”,它的截面是一个夹角很小的锐角三角形。
二、实例分析
实例5：刀刃劈物时力的分解
F
F1
F2
θ
学生活动：找一找衣服上的“劈”
F
F1
F2
F
F1
F2
二、实例分析
F2
F1
·
θ
A
B
O
F
实例6：为什么缆绳不能拉直
二、实例分析
1.实验器材：铁架台、固定圆盘、弹簧测力计、两个拉力传感器、细绳若干、钩码若干、电脑
2.如何提供合力与分力？
钩码的重力作为合力，两根细绳对力传感器的拉力作为
两个互成角度的分力
3.在实验过程中，需要记录哪些数据？如何记录
钩码重力的大小：弹簧测力计；
两个拉力传感器的拉力和角度由电脑记录
4.如何处理记录下来的信息？
由电脑软件呈现合力一定时，分力随夹角的变化情况
实验：探究合力一定，两个分力大小随着夹角的改变，如何变化
车为什么可以被轻易拉动呢
原因分析
当合力不变时，大小相等的两分力随着夹角的增大而增大，实现“四两拨千斤”。
回归问题
【例题】假期里，一位同学在厨房里协助妈妈做菜，对菜刀产生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样，刀刃前部的顶角小，后部的顶角大（如图所示），他先后做出过几个猜想，其中合理的是（　　）
A．刀刃前部和后部厚薄不匀，仅是为了外形美观，跟使用功能无关
B．在刀背上加上同样的力时，分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关
C．在刀背上加上同样的压力时，顶角越大，分开其他物体的力越大
D．在刀背上加上同样的压力时，顶角越小，分开其他物体的力越大
D
典例分析
当一个确定的合力F加上相应条件限制，它的分力有没有唯一解？
1.若已知两分力的方向：
2.若已知一个分力的大小和方向：
F
F
F1
F2
F1
F2
唯一解
唯一解
三、力的分解讨论
3.已知一个确定的合力和两个分力F1和F2的大小：
两个解
F1+F2＞F
F1+F2=F
F1+F2＜F
F2
F1
F
F2
F1
F
F
F1
F2
无解
一个解
F1、F2和F不能构成封闭三角形
三、力分解的讨论
4.已知一个确定的合力和一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小：
三、力分解的讨论
F2
F1
F
F1
F
F2
F
F1
F2
虚线与圆相交，有两组解；
F2
F
F1
虚线与圆相切，只有一组解；
无解
虚线与圆相离，无解。
【例题2】如图所示，物体静止于光滑水平面M上，力F作用于物体O点，现要使物体所受的合力沿虚线OO′方向（F和OO′都在M水平面内），那么，必须同时再加一个力F′，那么F′这个力的最小值是（ ）
A．Fcosθ B．Fsinθ
C．Ftanθ D．Fcotθ
典例分析
B
1.力的正交分解:将力沿两互相垂的方向分解
x方向的分力:
Fx =F·cosθ
Fy=F·sinθ
y方向的分力:
四、正交分解
为什么要正交分解呢？
Fx
Fy
0
x
y
θ
化复杂的矢量运算为普通的代数运算，将力的合成化简为同向或反向或垂直方向。便于运用普通代数运算公式来解决矢量的运算。
2.正交分解的目的
正交分解法求合力，运用了“欲合先分”的策略，即为了合成而分解，降低了运算的难度，是一种重要思想方法。
3.正交分解的基本思想
四、正交分解
分解时最好兼顾力的实际效果
F4x
【解析】
F1
F2
F3
F4
x
y
F2x
F2y
F3y
F3x
F4y
600
300
600
四、正交分解
Fy= N
Fx = -1/2 N
F =1N
x
y
四、正交分解
【解析】
（2）将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上；
（1）建立xoy直角坐标系
F1X=F1cosθ1
F1y=F1sinθ
F1
F2X=F2cosθ2
F2y=F2sinθ2
F2
F1
F2
x
y
O
F2y
F1y
F1x
F2X
θ1
θ2
4.正交分解的步骤
四、正交分解
（3）分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即
（4）求共点力的合力：
与x轴正方向的夹角为θ
x
y
o
FX
Fy
F
θ
大小：
方向：
四、正交分解
Fx＝F1x＋F2x＋……
Fy＝F1y＋F2y＋……
【课堂练习】2018年10月24日港珠澳大桥正式通车它是世界最长的跨海大桥为香港、澳门、珠海三地提供了一条快捷通道。港珠澳大桥的一部分如图所示这部分斜拉桥的一根塔柱两侧共有8对钢索每一对钢索等长。每一条钢索与塔柱成α角，若不计钢索的自重，且每条钢索承受的拉力为F，则该塔柱所承受的拉力为（　　）
C
【答案】C
【详解】由题知，每一条钢索与塔柱成α角，将每一对钢索的力F沿竖直方向和水平方向分解，则水平方向的力相互抵消，竖直方向的力对塔柱有拉力作用，故16条钢索对塔柱的拉力为
故选C。
标量：在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量。
矢量：在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量。
如：力、位移、速度、加速度等
如：时间、路程、质量、温度、长度、能量、速率等
五、矢量与标量
矢量运算遵循平行四边形定则
标量运算遵循算术加法法则
课堂小结
力的
分解
01
02
实例分析
04
正交
分解
03
分类
讨论
力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也遵循平行四边形定则。
已知一个确定的合力和一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小：
①当 F2< Fsinθ 时，无解；
②当 F2=Fsinθ 时，有唯一解；
③当 Fsinθ④当 F2≥F 时, 有唯一解。
力的正交分解:将力沿两互相垂的方向分解
力的分解的方法：按实际作用效果分解力。
谢谢