鲁科版高中物理必修第一册4.1 科学探究：力的合成课件

鲁科2019版必修第一册
4 力与平衡
4.1 科学探究：力的合成
F
F1
F2
两根绳索能共同吊起图中重物
一根绳索单独也能吊起图中重物
效果相同
等效替代
F1、F2
F
曹冲称象
冲曰：“置象于船上，刻其水痕所至。称物以载之（使水面到达刻痕处），则校可知矣。”
“等效替代”思想
石头 大象
等效
说明：在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效代替。而不是物体又多受了一个合力。
一、合力与分力
1、定义：一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，就把这个力F称为那几个力的合力，那几个力则称为个力F的分力。
2、关系： “等效替代”
二、力的合成
求几个力的合力的过程或求合力的方法叫力的合成。
注意：合力与其分力不能同时作用在物体上。
F1
F2
F3
F4
F5
F6
1、以称杆为研究对象
称杆受到的F1, F2, F3 这三个力为非共点力。
2、以称盘及里边的物体为研究对象
称盘及里边的物体受到的F4, F5, F6这三力为共点力。
O
三、共点力与非共点力
以后若无特殊说明，我们所说的物体的受力都可以看做共点力。
观察以下两幅图片，结合生活经验体会力的作用效果，求出合力。然后总结“同一直线上二力合成”的方法。请独立思考后，同桌交流，自主发言。
已知：F1= 300N、F2=400N 已知：F1= 300N、F2=400N
则F合= = N 则F合= = N
方向 方向
700
F2- F1
F1+F2
100
与F1、F2方向相同
与F2方向相同
F1
F2
F1
F2
四、探究两个互成角度的力的合成规律
同一直线上的二力合成
使用直接加减的方法
同向相加
反向相减
互成角度的两个共点力合成时遵循什么规律？
F合= ？
F1
F2
F2
F1
F
O
F1
F2
F
O
四、探究两个互成角度的力的合成规律
1)、力的作用效果有哪些？
2)、怎样设计才能在判断“合力和分力产生的效果相同”上比较准、比较容易？
设计实验
---改变物体运动状态、产生形变
---用“形变相同”来反映“效果相同”比较容易且准确
方木板、白纸、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳、三角板、图钉
四、探究两个互成角度的力的合成规律
问题1：都需要测量哪些物理量？
问题2：用什么方法找出分力F1、F2及合力F的大小及方向?
问题3：怎样才能使合力F的作用效果与两分力F1、F2作用效果相同?
问题4：实验过程中需要记录哪些实验数据?怎样直观简洁的描述力的大小和方向？
用弹簧秤读出力的大小、用细绳记录各力的方向
甲、乙两次橡皮条的结点均从点E拉到点O
弹簧秤读数F1、F2、F及方向，结点位置O；用力的图示描述
实验器材
用两个弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋的结点伸长到某一位置Ｏ,记录结点Ｏ的位置、两细绳的方向、两弹簧秤的示数F1 、F2 。
只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮筋的结点拉长到同一位置Ｏ，记录细绳的方向、弹簧秤的示数F 。
选定一个合适的标度,用力的图示法画出F1、F2和F的图示。
a.拉力不宜过小,两分力夹角稍大点,方便作图。
b. 实验时测力计、橡皮条、细绳应与纸面平行。
c.读数时眼睛应平视弹簧测力计。
实验过程
?
根据做出的F1、F2和F图示，猜想合力与分力可能满足怎样的图形关系？
数据处理
在误差允许范围内对角线与合力重合，即对角线就表示F1、F2的合力。
以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作平行四边形，则两邻边间的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力的大小和方向。
F1
F2
o
F
力——实线
辅助线——虚线
平行四边形定则
速度、加速度等矢量相加时遵循什么运算法则？
所有矢量的合成都遵守平行四边形定则
注意：平行四边形定则，只适用于共点力！！
实验结论
五、合力与分力之间的大小及方向关系
4)合力方向与分力方向可相同、相反、垂直、或成任意夹角
1)当二分力同向即分力夹角θ＝0°时，其合力最大为F＝F1＋F2（合力与分力同向）
2)当二分力反向即θ＝180°时，其合力最小为F＝｜F1－F2｜（与分力中较大的力同向）
3)二分力大小不变时其合力大小将随二分力夹角θ增大而减小(θ在0到180之间）
大小不变的二力合力取值范围｜F1－F2｜≤F≤ F1＋F2
F合可能大于、等于、小于任一分力
总之：合力与分力的大小、方向间无因果关系
?【练习】大小分别为5N、7N、9N的三个力合成，其合力F大小的范围为（ ）
??? A. 2N≤F≤2ON
??? B. 3N≤F≤21N
??? C. 0≤F≤20N
?? ? D. 0≤F≤21N
求合力的方法
例题 F1、F2是共点力，F1=90N,F2=120N, F1与F2夹角900 ，试用计算法求
合力的大小和方向？
F
1
F
2
F
O
30N
解：选标度,做力F1、F2的图示,以两力为邻边作平行四边形,如图所示。
用直尺测量，合力的大小为150N；用量角器量得合力F与F1 的夹角为53°。
作图时注意：合力、分力标度相同且共点，实线、虚线要分清
【作图法】作出力的合成图示，由直尺和量角器量出合力的大小和方向
由几何知识得
解：
设F与F1夹角为
F
∟
【计算法】作出力的平行四边形，根据几何知识算出F大小和方向
求合力的方法
例题 F1、F2是共点力，F1=90N,F2=120N, F1与F2夹角900 ，试用计算法求
合力的大小和方向？
【练习】下列关于分力与合力的说法中正确的是( )
A.分力与合力同时作用在物体上
B.分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同
C.合力总是大于分力
D.两个分力夹角在0°到180°之间时，夹角越大，合力越小
课 堂 小 结
等效替代
鲁科版2019必修第一册