（新人教版必修1）物理：3.4《力的合成》学案

本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
3.4 力的合成 学案
1.基础知识
如果一个力F的作用效果跟两个力F1、F2同时作用的效果相同，那么F可替代F1和F2。F称为F1、F2的合力，F1、F2称为F的分力。
（1）当F1、F2同向时，F＝F1＋F2；
（2）当F1、F2反向时，F＝F1－F2（设）；
（3）不在一条直线上的两个力的合力的大小介于两分力之差和两分力之和之间，即（设）
注意：
（1）只有同时作用在同一个物体上的两个力（或几个力）才能合成；
（2）两个力的合力与两个力的大小之和是不同的概念，不能混淆；
（3）合力可能大于每个分力，也可能小于每个分力，也可能为零。
2.典型例题
（1）考查合力与分力的关系
例1.关于同一直线上两个力的合成，下列说法正确的是（）
A.两个不为零的力，其合力一定不为零
B.两个力的合力一定大于其中任何一个力
C.求两个力的合力大小，就是把两个力的大小相加
D.不论两个力的方向如何，合力的方向总是和较大力的方向相同
分析：当两个力大小相等且方向相反时，其合力为零。（A）错。
若一个分力为5N，另一分力为4N，且它们的方向相反，则其合力为1N，均小于两个分力，（B）错。
方向相反的两个力的合成是两力的大小相减而不是相加，（C）错。
故选（D）。
（2）已知合力的大小和方向及一个分力的大小，判断另一个分力的大小和方向。
例2.F1、F2是同一直线上的两个力，它们的合力为30N，方向向左，且F1的大小为10N。则关于F2的大小或方向，下列说法中正确的是（）
A.F2的大小一定是20N
B.F2的大小一定是40N
C.F2的方向一定向左
D.F2的方向可能向左，也可能向右
分析：题中未给出F1的方向，用假设法分析：
（1）设F1的方向向右
若F2向左，则当F2＝40N时，F1与F2的合力方向向左，大小为30N，符合题意；
若F2向右，则F1与F2的合力方向向右，不符合题意。
（2）设F1方向向左
若F2向左，则当F2＝20N时，F1与F2的合力方向向左，大小为30N，符合题意；
若F2向右，则不论F2取什么值都不可能使它与F1的合力大小为30N，且方向向左。此情况应排除。
综上所述，F2的大小可能是40N或20N，方向向左，选（C）。
（3）结合运动和力的关系，求合力的大小。
例3.同学们在学习运动和力的关系时，了解到物体运动时所受的空气阻力的大小与物体的运动快慢有关，物体运动越快，受到的空气阻力越大。同学们认真观察了竖直向上抛出的篮球的运动情况（如图1所示），并讨论了篮球从抛出到落回地面的过程中的受力情况，下面几种看法中正确的是（）
最高点
抛出点
落地前

图1
A.刚抛出时篮球受到的合力最大
B.落地前的瞬间篮球受到的合力最小
C.整个运动过程中，篮球所受合力先减小后增大
D.整个运动过程中，篮球所受合力先增大后减小
[来源:21世纪教育网]
分析：篮球的受力分析如图2所示。
图2
在最高点，篮球的速度为零，球只受到重力的作用。
在上升过程中，球受到重力和空气阻力的作用，空气阻力竖直向下，所以合力的大小是重力与空气阻力的大小之和。该过程中，球的动能转化为势能，速度逐渐变小，球受到的阻力也逐渐减小，因此合力也逐渐减小。
在下降过程中，球仍受到重力和空气阻力的作用，空气阻力竖直向上，此时球受到的合力是重力与空气阻力的大小之差。该过程篮球的势能转化为动能，球的速度逐渐变大，阻力也逐渐变大，因此合力逐渐减小。
综上讨论知，在整个运动过程中，合力一直减小。选（A）、（B）。
（4）结合力与运动的关系求图象
例4.一个物体始终只受到两个力F1和F2的作用，一开始物体处于静止状态，且F1＝F0。在t1时间内保持F1不变，只改变F2的大小，此过程中物体所受合力的方向始终与F1的方向相同，则表示F2的大小随时间变化的图象可能是（）
分析：物体只受到两个力的作用，一开始处于静止状态，则这两个力一定是一对平衡力，所以F2的大小也是F0，方向与F1相反，此时合力为零。在t1时间内合力的方向始终与F1相同，故F2的大小不能大于F0。选C。
（5）探究同一直线上合力和分力的关系。
例5.利用图3所示的装置探究同一直线上二力合成的规律。首先将弹簧的B端固定，再用两个测力计沿相反方向拉A端，使A端到达某一点O并记下该点的位置，然后在表格中记录下两个拉力的大小与方向。再用一个测力计拉弹簧A端，仍将A端拉伸到O点，记录下此时拉力的大小与方向。
图3
（1）从下表的记录中你能得到的关于同一直线上合力与分力的大小关系是_________。21世纪教育网
施力情况 大小 方向
用两个测力计 F1=2.5N 向右
F2=1N 向左
用一个测力计 F=1.5N 向右

（2）实验中用一个测力计拉弹簧时，为什么仍要将弹簧A拉伸到O点再读数？
分析：当两个分力的方向相反时，合力的大小即为两分力的大小之差，F＝F1－F2。
题中第一次用两个测力计拉，使弹簧A端拉伸到O点，第二次用一个测力计拉，仍使弹簧A端拉伸到O点，目的是使两次拉力的作用效果相同，才能保证第二次的拉力等于第一次两个拉力的合力。
21世纪教育网
练习：21世纪教育网
1.力F1和F2是同一直线上的两个力，它们的合力大小为30N，方向向左，已知F1的大小为40N，关于F2的大小和方向，下列说法中正确的是（）
A.F2的大小一定是70N
B.F2的大小一定是10N
C.F2的方向一定向右
D.F2的方向可能向左，也可能向右
2.重为3N的赣南脐橙从树上落下来的过程中，受到重力和空气阻力的作用。关于脐橙所受合力的大小和方向，以下说法正确的是（）
A.大于3N，方向向上
B.小于3N，方向向上
C.大于3N，方向向下
D.小于3N，方向向下[来源:21世纪教育网]
答案：1.D 2.D
21世纪教育网 -- 中国最大型、最专业的中小学教育资源门户网站。 版权所有@21世纪教育网