5.1 力的合成 课件 (4)35张PPT

课件35张PPT。5.1 力的合成1.基本知识
(1)概念
①共点力：几个力同时作用于物体上的________或者它们的作用线______________．
②合力与分力
几个共点力共同作用所产生的______可以用________来代替，这一个力叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的______．
③力的合成：求几个力的______叫做力的合成．共点力的合成 同一点相交于同一点效果一个力分力合力
2．思考判断
(1)合力与分力是同时作用在物体上的力．(×)
(2)合力产生的效果与分力共同产生的效果一定相同．(√)
(3)作用在一个物体上的两个力，如果大小相等方向相反，则这两力是共点力．(×)
3．探究交流
用一个弹簧秤测出教室里的锁头的重力，然后用两个弹簧秤成一定角度测同一锁头的重力，比较两次测量中弹簧秤的示数，有何启示？
【提示】　第一次测量时弹簧秤的示数并不等于第二次测量时两弹簧秤示数之和，即合力和分力在效果上是等效的．但合力并不一定等于两分力之和．1.基本知识
(1)概念
①同一直线上的两个力的合成
(ⅰ)F1、F2方向相同，则F合＝________，方向与F1、F2方向______．
(ⅱ)F1、F2方向相反，则F合＝|F1－F2|，方向与F1、F2中_________方向相同．共点力合成的平行四边形定则 F1＋F2相同较大的力②平行四边形定则
若作用于物体的两个共点力不在同一直线上，则以表示原来两个共点力F1和F2的线段为_______作平行四边形，那么，其合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的________来表示．所有矢量的合成都遵守平行四边形定则．
③三个或更多的共点力的合成方法
先求出其中两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把_________都合成为止，最后得到这些力的总合力．邻边对角线所有外力2．思考判断
(1)若F为F1和F2的合力则F和F1、F2为等效关系．(√)
(2)若F为F1和F2的合力，则F一定等于F1和F2的大小之和．(×)
(3)两个力的合力一定大于其中任意一分力．(×)
3．探究交流
若物体受三个力F1、F2和F3，你如何求这三个力的合力？
【提示】　先利用平行四边形定则求得F1、F2的合力F12，然后再利用平行四边形定则将F12和F3合成求得总合力． 【问题导思】
1．合力与分力是一个物体受的力吗？
2．合力一定比分力大吗？
3．如何求两个力的合力最大值和最小值．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大小一定时，
(1)最大值：两力同向时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向．
(2)最小值：两力方向相反时，合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较大的力同向．
(3)合力范围：两分力的夹角θ不确定时，合力大小随夹角θ的增大而减小，所以合力大小的范围是：
|F1－F2|≤F≤F1＋F2. 关于分力和合力，以下说法不正确的是(　　)
A．合力的大小小于任何一个分力是可能的
B．如果一个力的作用效果跟其它几个力的效果相同，则这个力就是其它几个力的合力
C．合力的大小一定大于任何一个分力
D．合力可能是几个力的代数和
【审题指导】　解答该题应把握以下两点：
(1)合力和分力的等效替代关系．
(2)合力和分力图示的几何关系——平行四边形定则．
【解析】　如果一个力的作用效果跟其它几个力共同作用时的效果相同，这个力就是其它几个力的合力．设两分力为F1、F2，合力F的取值范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，因此合力的大小不一定大于任何一个分力，小于任何一个分力是可能的．当两分力在一条直线上时，在规定正方向后合力可以是几个力的代数和．由此知C不正确，故选C.
【答案】　C理解合力、分力的关键点
1．理解合力和分力关系时，要牢牢地抓住“等效”这一点．
2．合力和分力遵循的是平行四边形定则，而不是算术运算法则．【问题导思】
1．当两个共点力不在一条直线上时怎样求其合力？
2．验证力的平行四边形定则的实验原理是什么？
3．实验时应注意什么问题？求合力的方法
1．实验原理
(1)先将橡皮筋的一端固定，另一端用两个力F1、F2使其沿某一方向伸长一定长度；再用一个力F作用于橡皮筋的同一点，使其沿同一方向伸长到同样的长度，那么，F与F1、F2的作用效果相同．
(2)若记下F1、F2的大小和方向，画出各个力的图示，就可研究F与F1、F2的关系了．2．实验过程
(1)用图钉把白纸固定于方木板上，把橡皮筋的一端固定．
(2)在橡皮筋的另一端拉上轻质小圆环，用两个弹簧测力计成某一角度地通过小圆环把橡皮筋拉到某一点O，用铅笔记下O点的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2和两条拉线的方向，如图5－1－1甲所示．
(3)用一个弹簧测力计将同一条橡皮筋拉到O点，记下弹簧测力计的读数F和拉线的方向．如图5－1－1乙所示．
(4)选定标度，作出力F1、F2和F的图示．(5)以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线(如图5－1－1丙所示)．
结论：F的图示和对角线在误差范围内重合．则力F对橡皮筋作用的效果与F1和F2共同作用的效果相同，所以力F就是F1和F2的合力．图5－1－11．弹簧测力计在使用前应将其水平放置，然后检查、校正零点．将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用．
2．施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向，应尽量处于与纸面平行的同一平面内．
3．使用弹簧测力计时，拉力要适当地大一些．
4．G点应选在靠近木板上边中点为宜，以使O点能确定在纸的上侧，结点O的定位要力求准确，同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变．
5．画力的图示时应选择适当的标度，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力． 如图5－1－2是甲、乙两位同学在“探究求合力的方法”实验中所得到的实验结果，若用F表示两个分力F1、F2的合力，用F′表示F1和F2等效力，则可判断________(选填“甲”或“乙”) 同学的实验结果是尊重事实的．图5－1－2
【解析】　由题设可知，F是F1和F2的合力，通过平行四边形定则所得，而F′是F1和F2的等效力，即用一只弹簧测力计拉橡皮条时的拉力，显然F′的方向与细绳应在同一条直线上，故甲同学是尊重事实的．
【答案】　甲【问题导思】
1．作图法求合力时，需用哪些作图工具？
2．利用平行四边形定则求合力，需要哪些几何知识？
3．通过合力的计算，体会数学知识在物理中的一些应用．合力大小的计算方法 1．作图法
作图法就是用作图工具根据平行四边形定则作出以两分力为邻边的平行四边形．具体操作流程如下：2．计算法
设共点力F1、F2的夹角为θ，作出力的合成示意图如图5－1－3所示，则F的大小等于OC的长度所对应的力的大小，F的方向与F1成α角．用几何知识解出F及α即可．以下为求合力的两种特殊情况．图5－1－3图5－1－4图5－1－51．求合力时，在同一个图上的各个力的图示，必须采用同一标度，且选取力的标度比例适当．
2．作图法和计算法是矢量运算的通用法则，适用于任何矢量的运算． 如图5－1－6所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头．其中一人用了450 N的拉力，另一个人用了600 N的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求它们的合力．图5－1－6【审题指导】　每个人的拉力是牌匾受到的两个力，明确了它们的大小和方向，可用作图法和计算法求出合力．
【解析】　(一)作图法如图所示，用图示中的线段表示150 N的力，用一个点O代表牌匾，依题意作出力的平行四边形．用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5 N＝750 N，用量角器量出合力F与F1的夹角θ＝53°.【答案】　750 N，与较小拉力的夹角为53°.计算法求合力时常用到的几何知识
1．应用直角三角形中的边角关系求解，用于平行四边形的两边垂直，或平行四边形的对角线垂直的情况．
2．应用等边三角形的特点求解．
3．应用相似三角形的知识求解，用于矢量三角形与实际三角形相似的情况． 如图所示，在同一平面内，大小分别为1 N、2 N、3 N、4 N、5 N、6 N的六个力共同作用于一点，其合力大小为(　　)
A．0　　　　　　
B．1 N
C．3 N
D．6 N综合解题方略——利用平行四边形定则求多个力的合力 【规范解答】　三对共线的分力分别求合力，大小均为3 N，方向如图所示．夹角为120°的两个3 N的力的合力为3 N，且沿角平分线方向，故所给六个力的合力为6 N．D正确．
【答案】　D多个力合成的技巧
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，一般情况下：
1．若有两分力共线(方向相同或相反)，应先求这两个分力的合力．
2．若两分力F1、F2垂直，则先求F1、F2的合力．
3．若两分力大小相等，夹角为120°，则先求它们的合力(大小仍等于分力)