名師課件：人教版高中物理 必修第一冊(cè)34力的合成和分解

第4節(jié)力的合成和分解任務(wù)1：了解力的等效替代．任務(wù)2：科學(xué)探究力的合成方法．任務(wù)3：力的合成的計(jì)算．任務(wù)4：按照力的實(shí)際作用效果分解．任務(wù)5：力的分解的常見實(shí)例任務(wù)6：力的正交分解法．學(xué)習(xí)目標(biāo)問題情景:如圖．任務(wù)1：了解力的等效替代問題1.二力平衡的的條件是什么？同一條直線上對(duì)兩個(gè)力合成時(shí)，如何進(jìn)行求解？2.如圖，兩個(gè)孩子能提起一桶水，兩個(gè)孩子的合力與水桶的重力有什么關(guān)系？3.一個(gè)大人也能提起一桶水,，大人施加的力與水桶的重力有什么關(guān)系？4.兩個(gè)孩子的合力與一個(gè)大人的力有什么關(guān)系，都產(chǎn)生了什么樣的效果？5.如圖塔吊吊起貨物時(shí)，用一根繩子和兩根繩子，達(dá)到了一樣的效果，是否可以說左圖中兩根繩子的合力等于右圖中一根繩子的力？問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.二力平衡的的條件是什么？同一條直線上對(duì)兩個(gè)力合成時(shí)，如何進(jìn)行求解？作用在同一個(gè)物體，大小相等，方向相反，作用在一條直線上理解力的作用效果，能體會(huì)力的等效替代方法，合力與分力是效果上的等效替代關(guān)系(物理觀念)2.如圖，兩個(gè)孩子能提起一桶水，兩個(gè)孩子的合力與水桶的重力有什么關(guān)系？大小相等，方向相反3.一個(gè)大人也能提起一桶水,，大人施加的力與水桶的重力有什么關(guān)系？大小相等，方向相反4.兩個(gè)孩子的合力與一個(gè)大人的力有什么關(guān)系，都產(chǎn)生了什么樣的效果？相等都等于水的重力5.如圖塔吊吊起貨物時(shí)，用一根繩子和兩根繩子，達(dá)到了一樣的效果，是否可以說左圖中兩根繩子的合力等于右圖中一根繩子的力？可以任務(wù)2：科學(xué)探究力的合成方法問題情景：如圖所示，懸掛一橡皮條，下端在E點(diǎn)，用兩個(gè)彈簧秤拉時(shí)，可伸長(zhǎng)至O點(diǎn)，記下O點(diǎn)的位置，記下兩個(gè)彈簧秤的拉力大小和方向，然后用一個(gè)彈簧秤拉，仍然拉至O點(diǎn)，記下此時(shí)彈簧秤拉力的大小和方向。問題1.兩個(gè)力方向在同一直線上時(shí)，如何進(jìn)行力的合成？2.記下彈簧秤的拉力大小和方向時(shí)，需要注意什么？用力的圖示做出這兩個(gè)力。3.為什么用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)，也必須拉到O點(diǎn)的位置？做出一個(gè)力拉時(shí)力的圖示。4.把作用點(diǎn)移到一個(gè)點(diǎn)上，能否看出三個(gè)力之間的關(guān)系？將三個(gè)力的箭頭用虛線連起來，能否找出規(guī)律并進(jìn)行論證？5.什么是力的平行四邊形定則？應(yīng)如何作圖？6.已知一分力大小為45N，方向水平向右，另一分力為60N，方向豎直向上，能否通過作圖求出合力的大小？通過計(jì)算的方法能否求出合力，對(duì)比作圖法和計(jì)算法求出的合力。問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.兩個(gè)力方向在同一直線上時(shí)，如何進(jìn)行力的合成？同向相加，反向相減能觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)并提出問題，能做出初步假設(shè)；能根據(jù)已有實(shí)驗(yàn)方案，使用彈簧測(cè)力計(jì)等實(shí)驗(yàn)器材收集數(shù)據(jù)；能通過圖形分析，尋求規(guī)律，形成初步結(jié)論，能與猜想進(jìn)行比較；能撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，呈現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析過程，知道交流的重要性。注意提升提問能力、猜想假設(shè)能力及利用圖象進(jìn)行分析論證的能力（科學(xué)探究）2.記下彈簧秤的拉力大小和方向時(shí)，需要注意什么？用力的圖示做出這兩個(gè)力。讀數(shù)準(zhǔn)確，力的方向即為彈簧秤所拉細(xì)繩的方向3.為什么用一個(gè)彈簧秤拉橡皮條時(shí)，也必須拉到O點(diǎn)的位置？做出一個(gè)力拉時(shí)力的圖示。保證作用效果相同4.把作用點(diǎn)移到一個(gè)點(diǎn)上，能否看出三個(gè)力之間的關(guān)系？將三個(gè)力的箭頭用虛線連起來，能否找出規(guī)律并進(jìn)行論證？第一次兩個(gè)力為平行四邊形的鄰邊，第二次一個(gè)力時(shí)，為平行四邊形的對(duì)角線5.什么是力的平行四邊形定則？應(yīng)如何作圖？表示兩個(gè)力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊的對(duì)角線就代表合力的大小和方向6.已知一分力大小為45N，方向水平向右，另一分力為60N，方向豎直向上，能否通過作圖求出合力的大?。客ㄟ^計(jì)算的方法能否求出合力，對(duì)比作圖法和計(jì)算法求出的合力?？梢酝ㄟ^做力的圖示求出合力的大小也可以通過數(shù)學(xué)計(jì)算的方法求出合力大小，大小為75N，方向與45N力的夾角為53°任務(wù)3：力的合成的計(jì)算問題情景:如圖所示問題1.如圖1，兩個(gè)力的大小為都為10N，夾角為120°，合力的大小為多少？方向如何？2.如圖2，兩個(gè)力的大小分別為3N和4N，夾角為90°，合力的大小為多少？方向如何？3.如圖3，兩個(gè)力等大，夾角為，合力大小為多少?4.如果物體受到3個(gè)力的作用，合力最大為多少，最小為多少？5.如果物體受到多個(gè)力的作用，如何進(jìn)行合成？圖3圖1圖2問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.如圖1，兩個(gè)力的大小為都為10N，夾角為120°，合力的大小為多少？方向如何？10N，方向在角平分線上會(huì)應(yīng)用平行四邊定則對(duì)力進(jìn)行合成，知道特殊角度下力的合成(物理觀念)會(huì)求解三力及多力的合成結(jié)果（科學(xué)思維)2.如圖2，兩個(gè)力的大小分別為3N和4N，夾角為90°，合力的大小為多少？方向如何？5N，方向與4N力的夾角為37°3.如圖3，兩個(gè)力等大，夾角為，合力大小為多少?4.如果物體受到3個(gè)力的作用，大小分別為3N，5N，4N，則合力最大為多少，最小為多少？12N，0N5.如果物體受到多個(gè)力的作用，如何進(jìn)行合成？先合成兩個(gè)力，然后合成后的力與第三個(gè)力合成，依次類推得到最后的合力小結(jié)合力與分力的大小關(guān)系1.兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍最大F1、F2同向，F(xiàn)合=F1+F2最小F1、F2反向，F(xiàn)合=|F1-F2|合力與分力的大小關(guān)系|F1-F2|≤F合≤F1+F2

合力與兩分力夾角θ的關(guān)系θ越大，F(xiàn)合越小說明：①合力可能比分力都大；②合力可能比分力都小；③合力與分力可能等大2.三個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍設(shè)三個(gè)力大小分別為F1、F2、F3。（1）其合力的最大值為Fmax=F1+F2+F3。（2）合力的最小值。①如果三個(gè)力中任意一個(gè)力的大小在另外兩個(gè)力的合力范圍內(nèi)，即|F1-F2|≤F3≤F1+F2，則合力最小值為0。②如果不滿足①中條件，合力的最小值應(yīng)為最大的力與另外兩個(gè)較小的力大小之和的差。問題情景:如圖．任務(wù)4：按照力的實(shí)際作用效果分解問題1.如圖1所示，與地面成一角度放置一光滑薄木片，上面放一小物體，用一橡皮筋拉住，橡皮筋和木片的形變是怎樣的？2.如圖2所示，拖拉機(jī)斜向上拉耙的力F產(chǎn)生了什么效果？3.這樣的效果能否用兩個(gè)力F1和F2來實(shí)現(xiàn)，方向怎樣？4.什么是力的分解？力的分解原則是什么？力的分解遵循什么法則？如果沒有限制，一個(gè)力可以分解為多少對(duì)分力？5.矢量和標(biāo)量的區(qū)別是什么？圖1圖2問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.如圖1所示，與地面成一角度放置一光滑薄木片，上面放一小物體，用一橡皮筋拉住，橡皮筋和木片的形變是怎樣的？橡皮筋拉伸，木片向下彎曲理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，能按照力的作用效果進(jìn)行分解(物理觀念)2.如圖2所示，拖拉機(jī)斜向上拉耙的力F產(chǎn)生了什么效果？一是讓耙向前運(yùn)動(dòng)，二是“抵消”一部分重力，不至于耙在泥土中陷得太深3.這樣的效果能否用兩個(gè)力F1和F2來實(shí)現(xiàn)，方向怎樣？可以，一個(gè)向前，一個(gè)向上4.什么是力的分解？力的分解原則是什么？力的分解遵循什么法則？如果沒有限制，一個(gè)力可以分解為多少對(duì)分力？已知一個(gè)力求分力的過程遵循平行四邊形定則無數(shù)對(duì)5.矢量和標(biāo)量的區(qū)別是什么？根本的區(qū)別是運(yùn)算法則的不同，矢量遵循平行四邊的定則，標(biāo)量遵循代數(shù)運(yùn)算法則任務(wù)5：分解的常見實(shí)例問題情景:如圖所示問題1.如圖1，力F可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？2.如圖2，重力G可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？3.如圖3，重力G可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？4.如圖4，重物對(duì)繩子的拉力可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？圖3圖1圖2圖4

ABO問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.如圖1，力F可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？向右向上會(huì)根據(jù)力的作用效果進(jìn)行力的分解(物理觀念)會(huì)靈活應(yīng)用數(shù)學(xué)三角形中的邊角關(guān)系處理問題（科學(xué)思維)2.如圖2，重力G可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？沿斜面向下垂直于斜面向下3.如圖3，重力G可以分解為哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？垂直于斜面垂直于擋板4.如圖4，重物對(duì)繩子的拉力可以分解哪兩個(gè)分力，大小和方向如何？OB方向OA方向任務(wù)6：力的正交分解法問題情景：如圖所示，物體受到三個(gè)力的作用，如何求解合力大小呢？問題1.物體受到三個(gè)及以上力的作用時(shí)，求解合力可用什么方法？2.如何建立坐標(biāo)系？如何確定x軸和y軸？3.三個(gè)力在x軸和y軸方向上的分力如何求解？4.如何求解三個(gè)力的合力大??？分解的目的是什么？5.使用力的正交分解法求合力時(shí)需要注意什么問題？問題提示素養(yǎng)目標(biāo)1.物體受到三個(gè)及以上力的作用時(shí)，求解合力可用什么方法？可用正交分解法理解力的正交分解法，能用力的正交分解法處理多力的合成問題（物理觀念）2.如何建立坐標(biāo)系？如何確定x軸和y軸？沿水平豎直方向，或根據(jù)題目，讓更多的力落在坐標(biāo)軸上3.三個(gè)力在x軸和y軸方向上的分力如何求解？根據(jù)三角形幾何關(guān)系4.如何求解三個(gè)力的合力大??？分解的目的是什么？分解的目的是為了合成5.使用力的正交分解法求合力時(shí)需要注意什么問題？建立坐標(biāo)系應(yīng)以方便、簡(jiǎn)單為原則各個(gè)力分解時(shí)，角度要合適，盡量為特殊角小結(jié)力的分解中的定解條件按照實(shí)際效果分解力的常見示例?？碱}型題組一合力與分力題1［多選］關(guān)于兩個(gè)大小不變的力F1、F2及它們的合力F，下列說法中正確的是（）A.合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同B.兩力F1、F2一定是同一個(gè)物體受到的力C.兩力F1、F2與F是物體同時(shí)受到的三個(gè)力D.F一定不隨F1、F2的變化而變化【解析】A、B對(duì)，C錯(cuò)：只有同一個(gè)物體受到的力才能合成，分別作用在不同物體上的力不能合成。合力是對(duì)原來幾個(gè)分力的等效替代，兩力可以是不同性質(zhì)的力，但合力與分力不能同時(shí)存在。D錯(cuò)：根據(jù)矢量合成法則，合力隨兩分力的變化而變化。AB題2［多選］兩個(gè)共點(diǎn)力F1與F2，其合力為F，則（）A.合力一定大于任一分力B.合力有可能小于某一分力C.分力F1增大，而F2不變，且它們的夾角不變時(shí)，合力F一定增大D.當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，增大兩分力的夾角，則合力一定減小BD題3將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為0~5N、分度值為0.1N的彈簧測(cè)力計(jì)。沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖甲所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。（1）由圖可讀出兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為

N和

N。（只需讀到0.1N）（2）在圖乙的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。題組二

合力與分力的關(guān)系【解析】從圖中可知，豎直方向的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為2.5N，水平方向的彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為4.0N。因?yàn)樽x數(shù)2.5N、4.0N均是0.5N的整數(shù)倍，因此，選方格紙中一個(gè)小方格的邊長(zhǎng)表示0.5N，應(yīng)用平行四邊形定則，即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力。2.5甲乙4.0題4［2019·鄭州高一期末］某小組在驗(yàn)證“互成角度的兩個(gè)力的合成”的實(shí)驗(yàn)中得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示（F′與AO共線）。該小組在實(shí)驗(yàn)中把橡皮筋一端固定在A點(diǎn)，另一端系上細(xì)繩套。（1）先用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)施加一個(gè)力把結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，并記錄下這個(gè)力，這個(gè)力是圖中的

（選填“F”或“F′”）。（2）再用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住兩個(gè)細(xì)繩套，仍將結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，記錄下這兩個(gè)力（圖中的F1與F2）。這里采用的實(shí)驗(yàn)方法是

。A.微小量累加法B.理想實(shí)驗(yàn)法C.控制變量法D.等效替代法（3）在實(shí)驗(yàn)中，如果用兩根勁度系數(shù)不同的橡皮筋代替兩個(gè)細(xì)繩套，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否有影響？答：

（選填“有”或“沒有”）。F′D沒有題5［2020·江蘇鹽城中學(xué)檢測(cè)］已知兩個(gè)共點(diǎn)力，F(xiàn)1=10N，方向水平向右，F(xiàn)2=10N，方向豎直向上，如圖所示。（1）求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向；（2）若將F2繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)30°角，求這時(shí)合力F的大小和方向。題組三

求合力的常用方法A題6［2019?太原高一期末］［多選］小娟、小明共提一桶水兩人拉力的合力與桶及桶內(nèi)水的總重力等大反向。勻速前行，如圖所示。已知兩人手臂上的拉力大小相等且均為F，兩人手臂間的夾角為θ，水和水桶的總重力為G，則（）A.當(dāng)θ=0°時(shí)，F(xiàn)=G/2B.不論θ為何值，F(xiàn)=G/2C.若θ=120°，則F=GD.在θ從0°逐漸增大到150°的過程中，F(xiàn)越來越小AC題7已知F1=12N，F(xiàn)2=16N。這兩個(gè)力作用于一點(diǎn)，其夾角θ=90°，分別用作圖法和計(jì)算法求出它們的合力F【解析】（1）作圖法（如圖左所示）：則合力大小為F=4N×5=20N，用量角器量得合力與F1夾角為53°。（2）計(jì)算法（如圖右所示）：合力大小為F=20N，合力的方向與F1夾角為θ，則tanθ=4/3，解得θ=53°?！敬鸢浮?/p>

F=20N，方向與F1方向成53°角題8［山東卷］如圖所示，用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn)，制成一簡(jiǎn)易秋千。某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段，但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變。木板靜止時(shí)，F(xiàn)1表示木板所受合力的大小，F(xiàn)2表示單根輕繩對(duì)木板拉力的大小，則維修后（）A.F1不變，F(xiàn)2變大 B.F1不變，F(xiàn)2變小C.F1變大，F(xiàn)2變大 D.F1變小，F(xiàn)2變小A題組四

對(duì)力的分解的理解題9如圖所示，把光滑斜面上的物體所受重力mg分解為F1、F2兩個(gè)力。圖中FN為斜面對(duì)物體的支持力，則下列說法正確的是 （）A.F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力B.物體受到mg、FN、F1、F2共四個(gè)力的作用C.F2是物體對(duì)斜面的壓力D.力FN、F1、F2這三個(gè)力的作用效果與FN、mg這兩個(gè)力的作用效果相同【解析】

A錯(cuò)：F1是重力沿斜面向下的分力，其作用效果是使物體沿斜面下滑，施力物體是地球。B錯(cuò)：物體受到重力mg和支持力FN兩個(gè)力的作用，F(xiàn)1、F2是重力的分力。C錯(cuò)：F2是重力沿垂直于斜面方向的分力，其作用效果是使物體壓緊斜面，F(xiàn)2的大小等于物體對(duì)斜面的壓力，但二者的受力物體不同，F(xiàn)2的受力物體是物體本身，物體對(duì)斜面的壓力的受力物體是斜面。D對(duì)：各分力共同作用的效果與合力作用效果相同。D題10關(guān)于力的分解，下列說法中正確的是（）A.一個(gè)力不可能分解成兩個(gè)大小都比它大的力B.一個(gè)力不可能分解成兩個(gè)大小都比它小的力C.一個(gè)力有可能分解成兩個(gè)大小都與它相等的力D.只要遵循平行四邊形定則，任一已知力都可能分解成唯一的一對(duì)分力C提示：當(dāng)大小相等的兩個(gè)分力的夾角為120°時(shí)，合力與兩分力大小相等。題11［2019·山東濟(jì)寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一期中］［多選］如圖所示，重力為G的小球靜止在斜面上，下列關(guān)于重力的兩個(gè)分力說法正確的是（）A.F1的大小等于小球?qū)醢宓膲毫Υ笮.F2是小球?qū)π泵娴恼龎毫Γ笮镃.F1是小球所受重力的一個(gè)分力，大小為GtanθD.由于重力的存在，小球同時(shí)受G、F1、F2的作用題組五

按照力的實(shí)際作用效果分解AC【解析】A對(duì)：根據(jù)牛頓第三定律可知，F(xiàn)1的大小等于小球?qū)醢宓膲毫Υ笮　錯(cuò)：F2是物體重力的一個(gè)分力，不是物體對(duì)斜面的正壓力，只是大小相等。C對(duì)：F1是物體所受重力的一個(gè)分力，由幾何關(guān)系可知，其大小為Gtanθ。D錯(cuò)：F1、F2均是重力的分力，不是物體受到的力。B題12［2019·全國Ⅲ卷］用卡車運(yùn)輸質(zhì)量為m的勻質(zhì)圓筒狀工件，為使工件保持固定，將其置于兩光滑斜面之間，如圖所示。兩斜面Ⅰ、Ⅱ固定在車上，傾角分別為30°和60°。重力加速度為g。當(dāng)卡車沿平直公路勻速行駛時(shí)，圓筒對(duì)斜面Ⅰ、Ⅱ壓力的大小分別為F1、F2，則（）題組六正交分解法題13在同一平面內(nèi)共點(diǎn)的四個(gè)力F1、F2、F3、F4的大小依次為19N、40N、3