高中物理人教必修一3.4 力的合成和分解課件(共46張PPT)

1、人教版 必修第一冊(cè)3.4 力的合成和分解一個(gè)力的作用效果與兩個(gè)或更多力的作用效果相同等效以前我們?cè)谀睦镆灿眠^“等效”思想曹沖稱象、定義： 一個(gè)力(F)作用的效果跟幾個(gè)力(F1、F2)共同作用的效果相同，這個(gè)力(F)叫做那幾個(gè)力的合力。那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。定義:求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的合成不是物體又多受了一個(gè)合力一、合力與分力二、力的合成2、關(guān)系：等效替代關(guān)系F1=4N0F2=3NF = F1+F2= 7N（1）同向相加二、力的合成1、同一直線上兩個(gè)力的合成大小F =F1+F2，方向與兩力方向相同（2）反向相減0F1=4NF2=3NF = F1-F2= 1N二、力的合成1、同一直線上兩

2、個(gè)力的合成 大小F =|F1-F2|，方向與較大力的方向相同互成角度的力怎樣求合力？F1F2 怎樣設(shè)計(jì)才能使“合力”和“分力”產(chǎn)生的效果相同，且既比較準(zhǔn)、又比較容易呢？探究求合力的方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)器材方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡皮條、細(xì)繩、量角器、刻度尺、圖釘（幾個(gè)）。 如圖3.4-3甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長(zhǎng)度為GE。在圖3.4-3乙中，用手通過兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)。小圓環(huán)受到拉力F1、F2的共同作用，處于O點(diǎn)，橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為EO。撤去F1、F2，改用一個(gè)力 F單獨(dú)拉住小圓環(huán)，仍使它處于O點(diǎn)（圖3.4-3丙）。力F單獨(dú)作用，與 F1、F2 共同作用

3、的效果是一樣的，都能使小圓環(huán)保持靜止，由于兩次橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度相同，即橡皮條對(duì)小圓環(huán)的拉力相同，所以F等于F1、F2的合力。我們要探究的是：合力F與F1、F2有什么關(guān)系？1.由紙上O點(diǎn)出發(fā)，用力的圖示法畫出拉力F1、F2和F（三個(gè)力的方向沿著各自拉線的方向，三個(gè)力的大小由彈簧測(cè)力計(jì)讀出）。3.用作圖工具進(jìn)行檢驗(yàn)，并改變拉力F1 和F2的大小和方向，重做上述實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)所圍成的圖形是不是平行四邊形。2. 三個(gè)力的大小和方向有什么關(guān)系？我們用虛線把拉力F的箭頭端分別與F1、F2的箭頭端連接，能看到所圍成的形狀像是一個(gè)平行四邊形（圖3.4-3 ?。?，但這只是猜想。注意事項(xiàng):使用時(shí)彈簧秤先校零，與板面平

4、行. 在滿足合力不超過彈簧秤量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差.畫力的圖示時(shí)，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外.要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力.在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長(zhǎng)的結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同. 用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向。這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。使用范圍：只適用于共點(diǎn)力。作法：F大?。簶?biāo)度方向：角度F1F2o結(jié)論2、互成角度的兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則計(jì)算：共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)上，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)上，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。共點(diǎn)

5、力與非共點(diǎn)力非共點(diǎn)力：力不但沒有作用在同一點(diǎn)上，它們的延長(zhǎng)線也不能相交于一點(diǎn)。鉤子受到的力是共點(diǎn)力扁擔(dān)受到的力是非共點(diǎn)力 已知F1=2N，F(xiàn)2=10N，(1)它們的合力有可能等于5N、8N、10N、15N嗎? (2)合力的最大值是多少?最小值是多少?合力的大小范圍是多少?練習(xí)：思考：F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化? 合力什么時(shí)候最大,什么時(shí)候最小?合力的范圍如何? （1）在兩個(gè)分力F1、F2大小不變的情況下，兩個(gè)分力的夾角越大，合力越小。（1）當(dāng)兩個(gè)分力方向相同時(shí)（夾角為00） 合力最大，F(xiàn)F1 + F2 合力與分力同向； （2）當(dāng)兩個(gè)分力方向相反時(shí)（夾角為1800） 合力最小，F(xiàn)

6、F1 - F2 合力與分力F1 、F2中較大的同向。 （3）合力大小范圍 F1 - F2 F F1 + F2（4）合力可能大于、等于、小于任一分力注意：同一直線上力的合成是平行四邊形定則應(yīng)用的特例。2、互成角度的兩個(gè)力的合成-遵循平行四邊形定則思考：若兩個(gè)以上的力作用在一個(gè)物體上時(shí)如何求合力？F1F2F3F4F12F123F1234 先求出兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力逐次合成法多個(gè)力的合成1、作圖法(即力的圖示法)求合力 15NF1F2F530大小:F = 15X5N= 75N方向:與F1成530斜向 右上方平行四邊形定

7、則的應(yīng)用【例題】力F145N，方向水平向右。力F260N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。2、計(jì)算法求合力 ：（精確） 根據(jù)平行四邊形定則作出下圖:F1F2F合由直角三角形可得 方向：與F1成 tan=4/3斜向右上方平行四邊形定則的應(yīng)用【例題】力F145N，方向水平向右。力F260N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。1、關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F1、F2與其合力F的關(guān)系，下列說法中正確的是（ ） A、分力與合力同時(shí)作用在物體上B、分力同時(shí)作用于物體時(shí)產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用于物體時(shí)產(chǎn)生的效果相同C、F的大小隨F1、F2間夾角的增大而增大 D、F的大小隨F1、F2間

8、夾角的增大而減小E、F的大小一定大于F1、F2中的最大者F、F的大小不能小于F1、F2中的最小者BD練習(xí)：2、兩個(gè)共點(diǎn)力，大小都是50 N，如果要使這兩個(gè)力的合力也是50 N，這兩個(gè)力之間的夾角應(yīng)為（ ）A300 B600 C1200 D1500C3、兩個(gè)共點(diǎn)力的合力最大值為35 N,最小值為5 N,則這兩個(gè)力的大小分別為 N和 N;若這兩力的夾角為900,則合力的大小為 N152025 如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與一個(gè)力單獨(dú)作用產(chǎn)生的效果相同,那么這幾個(gè)力就叫那一個(gè)力的分力,這一個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力.(合力)(分力)(分力)力的合成力的分解分力合力F如果沒有限制, 同一個(gè)力可以分解為無數(shù)

9、對(duì)分力。力的分解要根據(jù)力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解F模型轉(zhuǎn)換例1：、按效果分解水平向前拉物體豎直向上提物體產(chǎn)生的兩個(gè)作用效果分析：模型轉(zhuǎn)換例2：由公式可以看出,F1和F2的大小只與傾角的大小有: F1F2F1F2將G分解，F(xiàn)1，F(xiàn)2即重力沿斜面和垂直斜面兩個(gè)方向的分力：F1=GsinF2=Gcos結(jié)論：聯(lián)系實(shí)際：高大的橋?yàn)槭裁匆旌荛L(zhǎng)的引橋？GF2F1為什么高大的橋梁都要建造很長(zhǎng)的引橋?引橋引橋?yàn)槭裁锤叽蟮臉蛄憾家ㄔ旌荛L(zhǎng)的引橋?GF2F1重力產(chǎn)生的效果使物體緊壓擋板使物體緊壓斜面例3：GF2F1重力產(chǎn)生的效果使物體緊壓擋板使物體緊壓斜面例4：GF1F2重力產(chǎn)生的效果：分別拉伸兩根繩索例5：OAB

10、GF2F1例6： 力的分解的實(shí)際應(yīng)用 刀刃劈物時(shí)力的分解分析力的作用效果：刀刃在物理學(xué)中稱為“劈”,它的截面是一個(gè)夾角很小的銳角三角形。趙州橋是當(dāng)今世界上跨徑最大、建造最早的單孔敞肩型石拱橋。距今1400多年。 F如果讓你來處理索道的技術(shù)問題,請(qǐng)問索道設(shè)計(jì)的繃直還是松一些?二、正交分解法 （2）正交分解的原理：一條直線上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的力,其合力可由代數(shù)運(yùn)算求得. 當(dāng)物體受到多個(gè)力作用,并且這幾個(gè)力只共面不共線時(shí), 其合力用平行四邊形定則求解很不方便, 為此建立一個(gè)直角坐標(biāo)系, 先將各力正交分解在兩條互相垂直的坐標(biāo)軸上, 分別求出兩個(gè)不同方向的合力Fx和Fy, 然后可以由 , 求合力。最好兼

11、顧力的實(shí)際效果（1）力的正交分解法：把力沿著兩個(gè)選定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分解法。F拉xyG f靜No例1 物體在斜向上的拉力下靜止在水平地面上。物體受到幾個(gè)力的作用？ 各個(gè)力關(guān)系如何？F2F1例2：物體在拉力F的作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，斜面傾角為，如圖所示。如何利用正交分解法尋找力的關(guān)系？Oxy小結(jié)：正交分解法可以將矢量關(guān)系轉(zhuǎn)化成坐標(biāo)軸方向上的標(biāo)量關(guān)系，是一種很有效的方法。vGFNf滑例3：一個(gè)物體受到四個(gè)力的作用，已知F1=1N，方向正東；F2=2N，方向東偏北600，F(xiàn)3= N，方向西偏北300；F4=4N，方向東偏南600，求物體所受的合力。F1F2F3F4xyF2xF2yF3yF3xF4xF4y600300600F1F2F3F4xyF2xF2yF3yF3xF4xF4y600300600Fy= NFx = -1/2 NF =1Nxy矢量和標(biāo)量力的合成，可以認(rèn)為是力的相加。二力相加時(shí)，不能簡(jiǎn)單地把兩個(gè)力的大小相加，而要按平行四邊形定則來確定合力的大小和方向。我們?cè)?jīng)學(xué)過位移。一個(gè)人從A 走到