高中物理 3.4力的合成课件 新人教版必修1(共35张PPT)

(共35张PPT)
观察下面的情境图片，结合生活经验思考：两位小孩对水桶施加的两个力与一位大人对水桶施加的一个力，就“提起水桶”这一作用效果而言，相同吗？它们可以相互替代吗？说出你的看法。请自由发言。
生活中还有很多事例可以说明“几个力与一个力的作用效果相同”。观察下面的情境图片，细心体会“等效替代”的含义。
想一想：
第4节、力的合成
1、定义：若一个力作用在物体上，所产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，则这个力叫那个力的合力，而那几个力叫这个力的分力．
F为F1、F2的合力；
F1、F2为F的分力。
2、合力与分力的关系：
（1）合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系
（2）合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中不能同时出现。
一．合力与分力
二、力的合成：
力的合成是惟一的；
只有同一物体所受的力才可合成；
不同性质的力也可以合成；
分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力．
力的合成应注意以下问题：
（1）定义：求几个力的合力的过程，叫做力的合成．
（2）实质：就是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力，而不改变其作用效果。
1、同一直线上二力的合成（回顾初中知识）
同向：
反向：
2、探究实验：
不在一条直线上的二力的合力的大小还等于两分力大小之和或之差吗？
不等于
要研究它们之间的关系，就很有必要将合力与分力的大小和方向一同表示出来，那么用什么形式来表示力的大小和方向？
力的图示
互成角度的二力的合成
F合=F1+F2
F合=│F1-F2│
1.如何确定两个分力的大小和方向？
器材有：橡皮条、细绳套、弹簧测力计两个
过程：用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条到结点，再改用一个弹簧测力计拉橡皮条到同一结点。
2.三个力的图示起端点画在一起，再将它们的箭头端点用虚线连接起来，看看图形像四边形？怎么样来检验它是平行四边形？
3.代表分力的有向线段都处在平行四边形中的什么位置？是一组对边还是一组邻边？
4.代表合力的有向线段处于平行四边形中的什么具体位置？
5.改变分力的大小和方向，多做两次，结果一样吗？你能得出什么结论？
F1=10.0 N
F2=6.8 N
F合=12.8 N
O
2N
实验探究
三、平行四边形定则
（1）定义：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之对角线表示出来，这叫做力的平行四边形定则．
标量是简单的加减运算
矢量不是简单的加减运算，平行四边形定则是所有的矢量合成都遵循的普遍规律
θ
（2）应用平行四边形定则时注意四点：
①分力、合力的起点相同
②分力、合力的标度比例一致
③虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线
④求合力时既要得出合力的大小还要得出力的方向
α
1、求二个力的合力的方法
⑴同一直线上两个力的合成
先选取正方向，再赋予矢量正负值，化矢量运算为代数运算求得矢量和。如得正值则合力沿正方向，如得负值则合力方向与所选取的正方向相反
例题三
⑵互成角度的两个力的合成
①作图法
ⅲ根据分力的标度量得对角线的长度就代表了合力的大小，对角线与任一分力的夹角就代表合力的方向
ⅱ以F1、F2为邻边作平行四边形，从而得到F1、F2之间的对角线
ⅰ根据两个力的大小和方向，按一定的标度用力的图示从力的作用点起作出两个分力F1、F2
②计算法
可以根据平行四边形定则作出的示意图，然后根据正、余弦定理，三角函数等几何知识计算合力。
若两个分力大小为F1、F2，它们之间的夹角为α，则：
θ
┍
若两个分力大小为F1=F2=F，它们之间的夹角为α，那么力的合成作出的平行四边形是菱形，菱形的对角线垂直平分，则有：
α/2
两个力的合成可用力平行四边形定则，那么多于两个的力怎么合成呢？
2、平行四边形定则的应用扩展
三个力的合成可以先求任两个的合力，再将这合力与第三个力合成求出三个力的合力。
课外思考：多边形定则
3、三角形定则
在图甲中F是共点力F1和F2的合力；如图乙所示，把力F2平移至线段AC的位置，从O点出发，把代表F1和F2的有向线段OA、AC首尾相接地画出来，连接OC，则从O指向C的有向线段就表示合力F的大小和方向,上述作图法叫力的三角形法则，同理也可作出图丙所示的力三角形△OBC.
4、确定合力的范围的方法
⑴两个共点力的合力范围
由几何知识可得：
合力的变化范围是│F1-F2│≤F合≤F1+F2
请问：合力是否一定比分力大？
思考：F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化? 合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何?
q = 0°
q = 90?
讨论：两个分力大小不变，但夹角不同时的合力
5、三个力的合力范围：
设有三个力F1、F2、F3，则有：
（1）最大值：当三力方向相同时，其合力最大，
Fmax= F1+F2+F3
（2）当其中一个力在那二力的合力范围内满足
　　如│F1-F2│≤F3≤F1+F2时， 有 Fmin=0
（3）当其中一个力大于那二力的代数和满足
　　如F3≥（F1+F2）时，有Fmin= F3－（F1+F2）
6、多力的合力范围：
设有n个力F1、F2、F3…Fn，且F1≥F2 ≥ F3 ≥ …≥ Fn，则有：
（1）Fm= F1+F2+F3+……+Fn
（2）当F1－（F2+F3+…+Fn）＞0时，
有Fmin=F1－（F2+F3+…+Fn）
（3）当F1－（F2+F3+…+Fn）≤0时，有Fmin=0
四、共点力
（1）定义：如果一个物体受到两个或更多力的作用，在有些情况下这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力
（2）共点力的合成
①力的合成遵循平行四边形定则
②物体在共点力作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，则这几个力的合力为零。
小结
1、合力与分力的关系是“等效替代”。
2、平行四边形定则：不在一条直线的两个力的合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
3、合力与分力的大小关系：
（1）合力大小范围︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
合力不一定比分力大
（2）在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。
（3）合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大。
作业：课本P63练习1、2
作业
例题一：
关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是（ ）
A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B. F1、F2一定是同种性质的力
C. F1、F2一定是同一物体受到的力
D. F1、F2与F是物体同时受到的力
AC
例题二：（天津高考）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。实验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条。
①实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的?? ???（填字母代号）
A．将橡皮条拉伸相同长度即可
B．将橡皮条沿相同方向拉到相同长度
C．将弹簧秤都拉伸到相同刻度
D．将橡皮条和绳的结点拉到相同位置
②同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的说法是 ????????（填字母代号）
A．两细绳必须等长
B．弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行
C．用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大
D．拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些
BD
BD
F合=F1+F2=3+5=8（N）
F合=F1+F2=（－7）+5=－2（N）
例题三
向右
向左
分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，可以求出这两个力的合力。
解法1：作图法
例题四：物体受到F1 、F2 两个力的作用，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？
量得F=50N
量得θ =53 °
例题五：物体受到F1 、F2 两个力的作用，F1 = 40 N 、F2 = 20 N 、夹角α=60°, 求这两个力的合力？
分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，代入公式可以求出这两个力的合力。
解：计算法
例题六：如图所示，六个力在同一平面内，相邻的两个力的夹角都等于600，F1=11N、F2=12N、F3=13N、F4=14N、F5=15N、F6=16N。则这六个力的合力大小为 N。
6N
例题七：物体受到F1 、F2 两个力的作用，F1 = 10 N; F2 = 4N, 求这两个力的合力大小范围？
6N≤F合≤14N
例题八：关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ）
A．F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大
B．F的大小一定大于F1、F2中的最大者
C．F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小
D．F的大小不能小于F1、F2中的最小者
C
例九、已知三个共点力的合力为零，则这三个力的大小可能是（ ）
A、15N、5N、6N B、3N、6N、4N
C、1N、2N、10N D、1N、6N、3N
B
例题十： 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个力的合力为F1的:( )
A.3倍 B.4倍 C.5倍 D.6倍
D
分析：这是一个正六边形，对边是相互平行的，将F1、F3，F5、F3的端点分别连接起来，构成两个平行四边形即可速解。