粤教版高中物理必修第一册第三章相互作用第四节力的合成课件（39页PPT）

(共39张PPT)
第三章　相互作用
第四节　力的合成
1.知道合力和分力的概念、力的合成的概念，体会等效替代思想.
2.通过实验探究，验证力的合成遵循的法则，即平行四边形定则.
3.会根据平行四边形定则，利用作图法和计算法进行力的合成.
学习任务一 合力与分力　力的合成
教材新知梳理
1. 合力与分力：如果一个力产生的效果与另外几个力 产生 的 相同，那么这个力与另外几个力 ，可以相互替代，这个 力就称为另外几个力的 ，另外几个力称为这个力的 .
2. 力的合成：求几个力的 的过程叫作力的合成.
共同作用　
效果　
等效　
合力　
分力　
合力　
关键核心突破
　　如图所示，两个人共同拉着一辆车在平直的公路上匀速前进.
(1)“车同时受到这两个人的拉力和他们的合力作用”，这句话对吗？
提示：(1)不对.
(2)这两个人之间夹角大些省力还是小些省力？
提示：(2)夹角小些省力.
(3)怎样计算两个人拉力的合力？
提示：(3)利用平行四边形定则.
1. 力的等效替代：若一个力的作用效果与其他几个力共同作用的效果相同， 则这一个力和其他几个力可以互相替代.
2. 合力和分力的关系
(1)等效性：合力与分力产生的效果相同，可以等效替代.
(2)同体性：各个分力是作用在同一物体上的.作用在不同物体上的力不能求 合力.
A. 合力的作用效果跟原来几个力共同作用产生的效果相同
B. 合力与原来那几个力同时作用在物体上
C. 合力的作用可以替代原来那几个力的作用
D. 不同性质的力不可以合成
解析：由合力和分力的定义可知，A正确；合力和它的分力是等效替代关 系，物体不能同时受到合力和分力，合力与分力不能同时存在，B错误，C正 确；力能否合成与力的性质无关，D错误.
AC
A. 一个物体受两个力的作用，求出它们的合力，物体便受到三个力的作用
B. 如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，这个力就是那几个力的 合力
C. 不同性质的力，不能进行合成
D. 某个力与其他几个力使物体发生的形变相同，这个力就是那几个力的合力
BD
解析：合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用的效果 相同，不涉及性质问题，故选项B、D正确.
学习任务二 平行四边形定则
教材新知梳理
1. 平行四边形定则：如果以表示两个分力的线段为邻边作 ， 这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向.
2. 其他矢量的合成同样遵循 .
平行四边形　
对角线　
平行四边形定则　
3. 实验：探究互成角度的力的合成方法(平行四边形定则).
(1)实验原理：根据等效替代的方法，用两个弹簧测力计拉橡皮筋的效果与用 一个弹簧测力计拉橡皮筋的效果相同.
(2)实验目的
①探究力的合成方法(平行四边形定则).
②巩固力的图示法.
(3)实验器材：“力的关系探究装置”、夹子、橡皮筋、汇力圆环、细绳、弹 簧测力计两个.
(4)实验步骤
①在实验桌上平放“力的关系探究装置”，将夹子夹在“力的关系探究装 置”的“0”号射线顶端，如图.
②如图甲，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向 拉细绳，夹角要适中，使汇力圆环与平板上的定位圆重合，记下F1、F2的大 小和方向.
③如图乙，只用一个弹簧测力计去拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位 圆重合，记下F的大小和方向.
　 　
④选定标度，作出F1、F2、F的图示，观察图丙中三个力所构成的图形(补齐 其他边).
⑤改变第②步当中两个拉力的大小和方向，重复上述步骤.
⑥结论：F和对角线F′在误差范围内重合，说明两个力合成时，以表示这两个 力的线段为邻边作平行四边形，则平行四边形的对角线代表的力与合力的大 小和方向是相同的.
关键核心突破
实验注意事项
(1)弹簧测力计要与盘板面平行，且橡皮筋弹性好.
(2)两次都要使汇力圆环与平板上的定位圆重合.
(3)两个分力的夹角要适中，不是越大越好.
【典例2】　某同学做“验证力的平行四边形定则”的实验情况如图甲所示， 其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细绳的结点，OB和OC为细绳.图乙 是在白纸上根据实验结果画出的图.
(1)如果没有操作失误，图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的 是 .
解析：(1)由一个弹簧测力计拉橡皮条至O点的拉力一定沿AO方向；而根据平行四边形定则作出的合力，由于误差的存在，不一定沿AO方向，故一定沿AO方向的是F′.
F′　
(2)实验时，主要的步骤是：
A. 在桌上放一块方木板，在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方 木板上；
B. 用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的
另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；
C. 用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长， 结点到达某一位置O，记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；
D. 按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图 示，并用平行四边形定则求出合力F；
解析：(2)①根据“验证力的平行四边形定则”实验的操作流程可知，有遗漏 步骤的序号是C、E.
②在C中未 记下两条细绳的方向，E中未说明把橡皮条的结点拉到同一位置O.
C　
E　
C中应加上“记下两条细绳的方向”　
E中应说明
“把橡皮条的结点拉到同一位置O”　
［跟踪练习］
2. (教材改编题)实验小组采用图甲所示装置验证“力的平行四边形定则”.
解析：(1)画出力的图示，要记录力的大小、方向和作用点，而图中已经记录 了作用点也就是定位圆，因此只要再记录力的大小和方向即可.
大小和
方向　
解析：(2)由于合力和分力的效果相同，因此仍使汇力圆环与平板上的定位圆 重合.同样要记录拉力的大小和方向.
汇力圆环与平板上的定位圆重
合　
大小和方向　
(3)用作图法作出三个力，观察三个力构成的几何图形，看是否符合平行四边 形定则.若用弹性绳替换细绳， (选填“影响”或“不影响”)实验 结果.
解析：(3)由于细绳只是记录拉力的方向，因此将细绳换成弹性绳，对实验结 果没有影响.
不影响　
学习任务三 合力的计算
关键核心突破
1. 合力与分力的关系
(1)力的合成遵循平行四边形定则：如图所示，F即表示F1与F2的合力.
当θ＝180°时，F有最小值，Fmin＝｜F1－F2｜；
合力大小的范围为｜F1－F2｜≤F≤F1＋F2.
③合力F既可能大于、也可能等于或小于任意一个分力.
(2)合力和分力的大小关系：两分力与它们的合力，构成三角形的三边.
①两分力大小不变时，合力F随θ的增大而减小，随θ的减小而增大.
②当θ＝0时，F有最大值，Fmax＝F1＋F2；
2. 合力的计算方法
(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平行四边形，然 后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体操作流程如下：
注意：在同一个图上的各个力，必须采用同一标度，并且所选力的标度的大 小要适当.
(2)计算法：
可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何关系求解对角线，其 长度即为合力大小.
若α＝120°，则合力大小等于分力大小，如图丙所示.
B
A. 6 N和3 N B. 9 N和3 N
C. 9 N和6 N D. 12 N和6 N
思路点拨：夹角为0°时，合力为两分力之和；夹角为180°时，合力是两分 力之差.
解析：设两个力大小分别为F1、F2(F1＞F2)，由题图得到：当两力夹角为0° 时，F1＋F2＝12 N，当两力夹角为180°时，F1－F2＝6 N，联立解得F1＝9 N，F2＝3 N，故B正确，A、C、D错误.
［一题多变］
B. 8 N D. 5 N
D
【典例4】　如图所示为一座大型斜拉桥，假设桥中某对钢索与竖直方向的夹 角都是60°，每根钢索中的拉力大小都是3×104 N，那么它们对塔柱形成的 合力是多少？方向怎样？
解析：方法一：作图法.自O点引两条有向线段OA和OB，它们跟竖直方向间 的夹角都为60°.取单位长度为1×104 N，则OA和OB的长都是3个单位长度.
量得对角线OC长为3个单位长度，所以合力的大小为F＝3×1×104 N＝ 3×104 N，
方向沿两钢索拉力夹角的平分线(竖直向下)，如图甲所示.
答案：大小为3×104 N　方向沿两钢索拉力夹角的平分线(竖直向下)
A. 4 N、8 N、9 N B. 7 N、4 N、3 N
C. 1 N、5 N、10 N D. 1 N、8 N、8 N
ABD
A. 2F
B
A. 合力与分力是等效的
B. 合力与分力的性质相同
C. 合力与分力同时作用在物体上
D. 合力与分力的性质不影响作用效果
解析：合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与几个分力共同作用时 的效果是相同的，因而合力与分力不是同时作用在物体上的，也不涉及力的 性质问题，故A、D正确，B、C错误.
AD
A B C D
解析：合力与分力遵循平行四边形定则，两个力大小不变，则夹角越小，合 力越大，夹角越大，合力越小.故选D.
D
3. 在“验证力的平行四边形定则”实验中，某同学用图钉把白纸固定在水平 放置的木板上，将橡皮条的一端固定在板上一点，两个细绳套系在橡皮条的 另一端.用两个弹簧测力计分别拉住两个细绳套，互成角度地施加拉力，使橡 皮条伸长，结点到达纸面上某一位置，如图所示.请将以下的实验操作和处理 补充完整：
①用铅笔描下结点位置，记为O；
②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，沿每条细绳(套)的方向用铅笔分别描出几个点，用刻度尺把相应的点连成线；
解析：③用铅笔描出绳上的几个点，用刻度尺把这些点连成直线，目的是画 出这个力的方向.
沿此时细绳(套)的方向用铅笔描出几个点，用刻度尺把这
些点连成直线　
④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3；
⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F；
⑥比较 的一致程度，若有较大差异，对其原因进行分析，并作出 相应的改进后再次进行实验.
解析：⑥F与F3作比较，即比较用平行四边形定则作出的合力和产生相同效 果的实际的力是否相同，即可验证力的平行四边形定则的正确性.
F与F3　
4. 男生引体向上是一个必测科目，因此许多男生也经常练习.一次练习中甲、 乙两同学练习姿势如图.
请回答下列问题：
(1)甲、乙两同学如果质量相等，他们处于静止时双臂的合力大小相等吗？
解析：(1)甲、乙两同学都受重力和双臂向上的拉力，因受力平衡，故双臂拉 力的合力与重力等大反向，因甲、乙两同学的质量相等，重力大小相等，故 他们静止时双臂的合力大小相等.
(2)甲、乙两同学，哪个更省力些？
解析：(2)两臂夹角越小越省力，故甲更省力.
答案：见解析