高中物理人教版必修1课件：3.4 力的合成(共26张PPT)

(共26张PPT)
4　力的合成
1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念。
2.掌握平行四边形定则,会用平行四边形定则求合力。
3.理解力的合成本质上是从作用效果相同的角度进行力的相互替代的。
一
二
三
一、合力与分力
当一个物体受到几个力的共同作用时,若可求出一个力产生的效果跟原来几个力共同产生的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力,原来的几个力叫这个力的分力。


一
二
三
二、力的合成
1.定义:求几个力的合力的过程叫力的合成。
力的合成实际上就是要找一个力去代替几个已知的力,而不改变这几个力的作用效果,即合力和分力可以等效代替。
2.平行四边形定则: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,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个法则叫作平行四边形定则。
3.两个以上的力合成的方法:
先求出任意两个力的合力,然后再将这个合力与第三个力合成,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。




一
二
三
假如两个学生拎一桶重200 N的水,则两个学生的合力大小一定也是200 N,那么如果两个学生用力的大小分别是F1、F2,是否意味着F1+F2=200 N?
提示:不一定。求两个力的和,要根据平行四边形定则,而不是简单地用代数运算求和。

一
二
三
三、共点力
1.定义:几个力如果都作用在物体上的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫作共点力。
2.共点力的合成遵守平行四边形定则。

判断下面图中物体受的力是否为共点力。





提示:图甲和图乙中的力是共点力;图丙中的力不是共点力。




一
二
三
一、合力与分力之间的关系
1.合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。即一个力可以由几个力来代替,反过来,多个力也可以由一个力来代替。
温馨提示合力与分力只是作用效果相同,在作用效果上存在等效替换的作用,可以是同性质的力,也可以是不同性质的力,合力与分力不能同时存在,比如静止放在斜面上的物体受到三个力:重力、斜面支持力和静摩擦力,但不能说物体受到四个力:重力、斜面支持力、静摩擦力和合力F。
一
二
三
2.合力大小的范围:
一
二
三
温馨提示力具有矢量性,力的合成不能简单地从代数加法入手,误以为合力一定大于分力。合力与分力之间不是简单的代数加法关系,它们满足平行四边形定则,合力的大小与方向取决于分力的大小及方向,合力的大小范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2,具体取值应取决于两个分力的夹角。
一
二
三
二、力的合成的几种特殊情况
一
二
三
一
二
三
一
二
三
温馨提示利用平行四边形定则求合力时,先画出两个分力,再用铅笔和直尺作平行线构建平行四边形,最后利用所得到的平行四边形确定两分力所夹的对角线,即合力。而不要把分力和合力都画好后再构建平行四边形。
一
二
三
三、多个分力的合成方法
1.合成方法:多个力的合成的基本方法仍是平行四边形定则。具体做法是先任选两个分力求出它们的合力,用求得的结果再与第三个分力求合力,直到将所有分力的合力求完。
2.合成技巧:求解多分力的合力时,一般常见的合成技巧如下:
(1)先将共线的分力合成(方向相同或相反)。
(2)其次将相互垂直的分力合成。
(3)两分力大小相等,夹角为120°时,合力大小等于分力,方向沿它们的夹角的角平分线方向。
一
二
三
3.三个力合力范围的确定:
(1)最大值:三个力方向均相同时,三力合力最大,Fmax=F1+F2+F3。
(2)最小值:
①若一个力在另外两个力的和与差之间,则它们的合力的最小值为零;
②若一个力不在另外两个力的和与差之间,则它们的合力的最小值等于三个力中最大的力减去另外两个力的代数和。
类型一
类型二
类型三
【例题1】 物体受到两个力F1和F2,F1=30 N,方向水平向左;F2=40 N,方向竖直向下,求这两个力的合力F。
点拨:力的合成和分解遵循平行四边形定则,本题已知物体受到两个力的作用,已知大小和方向,可以用平行四边形定则求解。力是矢量,力的合成不能理解为简单的数值相加。

类型一
类型二
类型三
解析:解法一(图解法):取单位长度为10 N 的力,则分别取3个单位长度、取4个单位长度自O点引两条互相垂直的有向线段OF1和OF2。以OF1和OF2为两个邻边作平行四边形,如图所示,则对角线OF就是所要求的合力F。量出对角线的长度为5个单位长度,则合力的大小F=5×10 N=50 N,用量角器量出合力F与分力F1的夹角θ为53°。
类型一
类型二
类型三
答案:50 N　合力的方向与F1成53°角斜向左下

类型一
类型二
类型三
题后反思作图法和计算法是进行矢量运算的具体方法:(1)作图法:要选取统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,用统一标度去量作出的表示合力的对角线,求出合力的大小,再量出对角线与某一分力的夹角,求出合力的方向。(2)计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出表示合力的对角线。熟练掌握力的合成的几种特殊情况:①相互垂直的两个力的合成;②两个等大的力的合成;③夹角为120°的两个等大的力的合成。
类型一
类型二
类型三
【例题2】 5个力同时作用于质点m,此5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线,如图所示,这5个力的合力的大小为F1的(　　)
A.3倍　　　　
B.4倍
C.5倍
D.6倍
类型一
类型二
类型三
解法一:
点拨:解答本题时可按以下思路分析:
类型一
类型二
类型三
类型一
类型二
类型三
解法二:
点拨:解答本题时可按以下思路分析:
类型一
类型二
类型三
题后反思求几个力的合力时,可以将任意两个分力合成,再将此合力作为一个新的分力与其他分力合成,直到求出总的合力。也可以改变求合力的顺序,合力不变。但选择合成顺序不同,求解过程难易程度可能不同。


类型一
类型二
类型三
【例题3】 横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m=10 kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力为多少?(g取10 N/kg)
点拨:题中横梁的末端是滑轮,所以轻绳BC段和BD段的拉力相等。如果横梁末端是结点,两段绳的拉力就不相等了。

类型一
类型二
类型三
解析:





以滑轮为研究对象,如图所示,两段绳的拉力 F1=F2=mg=100 N,分别沿BC、BD方向,又由几何知识知∠CBD=120°,△F1BF是等边三角形,故 F=100 N。　
答案:见解析
题后反思两个分力大小相等时,它们的合力沿着二力夹角的角平分线方向。