【課件】3.4力的合成和分解課件高一上學(xué)期物理人教版（2019）必修第一冊(cè)

3.4力的合成和分解千斤頂頂汽車的效果可以替代幾個(gè)人抬車的效果嗎?引入共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交干一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。我們主要研究共點(diǎn)力。

生活中常常見(jiàn)到這樣的事例∶一個(gè)力的單獨(dú)作用與兩個(gè)或者更多力的共同作用，其效果相同。一盞吊燈懸吊在天花板上保持靜止，懸線對(duì)吊燈的拉力是F，若用兩根線共同懸掛吊燈，懸線上端分別固定在天花板的左右兩處，線的拉力是F1和F2，也能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果合力和分力

假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力（resultantforce）。

假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的分力(componentforce)。在物理學(xué)中，我們把求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫作力的合成（compositionofforces），把求一個(gè)力的分力的過(guò)程叫作力的分解（resolutionofforce）。探究二力合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)示意圖二力合成規(guī)律三個(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（1）在桌上平放一個(gè)方木板，在方木板上鋪上一張白紙，用圖釘把白紙固定好，用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮筋的另外一端拴上兩條細(xì)繩.細(xì)繩的另外一端是繩套。（2）用彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長(zhǎng).結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O。（3）用鉛筆記下O的位置和兩條細(xì)繩的方向，分別讀出兩只彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)。（4）用鉛筆和三角板在白紙上從O點(diǎn)沿著兩繩的方向畫直線.按照一定的標(biāo)度作出兩個(gè)力F;和F的圖示，作出合力的圖示F。（5）只用一只彈簧測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩把橡皮筋的結(jié)點(diǎn)拉到相同的位置O點(diǎn)，讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，按同一標(biāo)度作出這個(gè)力F的圖示。注意事項(xiàng)∶（1）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行。（2）選用的橡皮筋應(yīng)富有彈性，同一實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉長(zhǎng)后的結(jié)點(diǎn)的位置必須保持不變.。（3）在橡皮筋形變不超過(guò)彈性限度的條件下，拉力盡量大一些，以減小實(shí)驗(yàn)誤差。（4）嚴(yán)格按照力的圖示要求和幾何作圖法作出合力。實(shí)驗(yàn)表明，在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向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)規(guī)律叫作平行四邊形定則（parallelogramrule）。

合力與分力的大小關(guān)系兩分力大小不變時(shí)，合力F隨兩分力夾角θ的增大而減小，隨θ的減小而增大（0°≤θ≤180°）。

【例題】某物體受到一個(gè)大小為32N的力，方向水平向右，還受到另一個(gè)大小為44N的力，方向豎直向上。通過(guò)作圖求出這兩個(gè)力的合力的大小和方向。解選擇某一標(biāo)度，例如用1cm長(zhǎng)的線段表示10N的力。根據(jù)題意，作出二力合成的平行四邊形。表示F1的有向線段長(zhǎng)3.20cm，表示F2的有向線段長(zhǎng)4.40cm。用刻度尺測(cè)量后得知，表示合力F的對(duì)角線長(zhǎng)為5.44cm，則F=5.44cm×10N/cm=54.4N用量角器測(cè)得合力F與力F1的夾角為54°。合力的大小為54.4N，方向與力F1的夾角為54°。（1）兩分力同向（θ=90°）時(shí)，合力最大，F(xiàn)=F1+F2，合力與分力同向。（2）兩分力反向（θ=180°）時(shí)，合力最小，F(xiàn)=|F1一F2|，合力的方向與較大的一個(gè)分力的方向相同。（3）合力的取值范圍∶|F1一F2|≤F≤F1+F2。合力取值范圍特殊角度求合力1，兩分力相互垂直合力F等于多少？θ=30度，即兩個(gè)力夾角60度。合力F等于多少？合力F等于多少？

如果兩個(gè)以上的共點(diǎn)力作用在一個(gè)物體上，也可以應(yīng)用平行四邊形定則求出它們的合力。

先求出任意兩個(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。多力求合力例題.三個(gè)力F=5N、F，=8N、F3=10N作用在同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，其合力大小范圍正確的是(

)A.0≤F≤23NB.3N≤F≤23NC.7N≤F≤23ND.13N≤F≤23N力的分解也遵從平行四邊形定則。需要指出的是，如果沒(méi)有限制，對(duì)干同一條對(duì)角線，可以作出無(wú)數(shù)個(gè)不同的平行四邊形，也就是說(shuō)，同一個(gè)力F可以分解為無(wú)數(shù)對(duì)大小、方向不同的分力。按力的效果分解力放在斜面上的物體受到的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果∶

一是使物體具有沿斜面下滑的趨勢(shì);

二是使物體壓緊斜面。相當(dāng)于分力F1、F2的作用，F(xiàn)=mgsinα，F(xiàn)2=mgcosα（a為斜面傾角）質(zhì)量為m的光滑小球被豎直擋板擋住，而靜止于斜面上時(shí)，其所受重力產(chǎn)生兩個(gè)效果∶一是使球壓緊擋板，相當(dāng)于分力F1的作用;二是使球壓緊斜面，相當(dāng)于分力F2的作用，質(zhì)量為m的物體被支架懸掛且處于靜止?fàn)顟B(tài)（OA為桿，OB可繩可桿），其所受重力產(chǎn)生兩個(gè)效果∶一是壓桿OA，相當(dāng)于分力F1的作用;二是拉OB，相當(dāng)于分力F2的作用既有大小又有方向，相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量叫作矢量（vector）。只有大小，沒(méi)有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量（scalar）。矢量和標(biāo)量除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我們學(xué)過(guò)的物理量中，質(zhì)量、路程、功、電流等都是標(biāo)量。練習(xí).

兩個(gè)力互成30°角，大小分別是90N和120N。通過(guò)作圖求出合力的大小和方向。如果這兩個(gè)力的大小不變，兩個(gè)力之間的夾角變?yōu)?50°，通過(guò)作圖求出合