高中物理人教版第三章相互作用4力的合成（市一等獎(jiǎng)）

力的合成【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．知道什么是分力、合力、力的合成、共點(diǎn)力。

2．能通過實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法—--的平行四邊形定則。

3．初步體會(huì)等效替代的物理思想。

4．會(huì)用力的圖示法求合力?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】問題一：合力與分力、共點(diǎn)力簡(jiǎn)述合力、分力、力的合成？共點(diǎn)力的概念？問題二：平行四邊形定則1．“平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)，以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果？【考點(diǎn)突破】考點(diǎn)一：共點(diǎn)力例題1．關(guān)于共點(diǎn)力，下列說法中不正確的是()A．作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果大小相等，方向相反，這兩個(gè)力是共點(diǎn)力B．作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，如果是一對(duì)平衡力，則這兩個(gè)力是共點(diǎn)力C．作用在一個(gè)物體上的幾個(gè)力，如果它們的作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力D．作用在一個(gè)物體上的幾個(gè)力，如果它們力的作用線交于同一點(diǎn)，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力解析：作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力，大小相等、方向相反，可以在一條直線上，此時(shí)既是一對(duì)平衡力，又是共點(diǎn)力，也可以不在同一條直線上，這時(shí)既不是平衡力，也不是共點(diǎn)力，A錯(cuò)，B，C，D正確。但本題是判斷不正確的，選A。答案：A例題2．兩個(gè)共點(diǎn)力同向時(shí)合力為a，反向時(shí)合力為b，當(dāng)兩個(gè)力垂直時(shí)合力大小為()A．eq\r(a2＋b2) B．eq\r(a2＋b2/2)\r(a＋b) \r(a＋b/2)解析：假設(shè)兩個(gè)力分別為F1，F(xiàn)2，則：同向時(shí)：F1＋F2＝a， ①反向時(shí)：F1－F2＝b， ②當(dāng)兩力垂直時(shí)：F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))， ③由①②得：F1＝(a＋b)/2，F(xiàn)2＝(a－b)/2，代入③得：F＝eq\r(a2＋b2/2)。B正確。答案：B反饋訓(xùn)練1．兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的大小不變，它們的合力F跟兩力F1、F2之間的夾角θ的關(guān)系如圖所示，則合力F大小的范圍是()A．0～1N B．1N～3NC．1N～5N D．1N～7N2．設(shè)有三個(gè)力同時(shí)作用在質(zhì)點(diǎn)P上，它們的大小和方向相當(dāng)于正六邊形兩條邊和一條對(duì)角線，如圖所示，這三個(gè)力中最小的力的大小為F，則這三個(gè)力的合力等于()A．3F B．4FC．5F D．6F3．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，使其中一個(gè)力增大，則()A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不變C．合力F可能增大，也可能減小D．當(dāng)0°<θ<90°時(shí)，合力F可能減小例題3.“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖示。(1)圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO的方向的是力________。(2)本實(shí)驗(yàn)采用的主要科學(xué)方法是()A．理想實(shí)驗(yàn)法B．等效代替法C．控制變量法D．建立物理模型法(3)實(shí)驗(yàn)中可減小誤差的措施是()A．兩個(gè)分力F1、F2的大小要越大越好B．兩個(gè)分力F1、F2間的夾角應(yīng)越大越好C．拉橡皮筋時(shí)，彈簧秤、橡皮筋、細(xì)繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行D．AO間距離要適當(dāng)，將橡皮筋拉至結(jié)點(diǎn)O時(shí)，拉力要適當(dāng)大些解析：(1)用一個(gè)彈簧秤拉橡皮筋時(shí)，拉力的方向沿AO方向即F′，而F是F1、F2合力的理論值，與實(shí)際值間存在誤差，所以不一定沿AO方向；(2)本實(shí)驗(yàn)利用一個(gè)力作用的效果與兩個(gè)力共同作用的效果相同即等效替代的科學(xué)方法；(3)在本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)分力F1、F2的大小及兩個(gè)分力F1、F2間夾角適當(dāng)大些就好，不是越大越好，所以A、B錯(cuò)誤；作圖時(shí)，是在白紙中作圖，做出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出圖的方向與實(shí)際力的方向有較大差別，故應(yīng)使各力盡量與木板面平行，所以C正確；力大些，測(cè)量誤差就小了，故D正確。答案：(1)F′(2)B(3)CD【考點(diǎn)鞏固】1．物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的作用，下列幾組力的合力可能為零的是()A．1N、6N、8NB．3N、6N、4NC．1N、2N、10ND．5N、5N、5N2.如圖，AO、BO、CO是完全相同的三條繩子，將鋼梁水平吊起，當(dāng)鋼梁足夠重時(shí)，結(jié)果AO繩先斷，由此可確定（）A、θ＝120°B、θ>120°C、θ<120°D、θ<60°3.三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們合力F的大小，下列說法中正確的是（）大小的取值范圍一定是0≤F≤F1+F2+F3的大小至少比F1、F2、F3中的某一個(gè)大C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力F為零D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力F為零4.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩(如下圖)。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)為在此過程中必須注意以下幾項(xiàng)：A．兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C．在使用彈簧秤時(shí)要注意使彈簧秤與木板平行其中正確的是________。(填入相應(yīng)的字母)5.如圖所示，表示合力F的大小與兩分力夾角θ的關(guān)系圖線，則這兩個(gè)分力的大小分別為________和________．第5題圖第6題圖6.歐陽(yáng)瑞雪同學(xué)做“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了如下操作：（1）他的實(shí)驗(yàn)步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，在橡皮條的另一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另一端系著繩套；C．用兩個(gè)彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)，結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一位置O，記錄下O點(diǎn)的位置，讀出兩個(gè)彈簧秤的示數(shù)；D．按選好的標(biāo)度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩套拉橡皮條使其伸長(zhǎng)，讀出彈簧秤的示數(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；F．比較力F′與F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。(1)上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號(hào)是和；②遺漏的內(nèi)容分別是:和(2)他根據(jù)測(cè)量結(jié)果在白紙上畫出如圖所示的圖（F與AO共線），圖中是F1與F2合成的理論值；是F1與F2合成的實(shí)際值。7．在互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成實(shí)驗(yàn)中，其中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細(xì)線，通過細(xì)線同時(shí)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)互成角度地拉橡皮條，使它與細(xì)線的結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O點(diǎn)，在白紙上記下O點(diǎn)的位置和兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2。(2)在紙上根據(jù)F1和F2的大小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F。(3)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩拉橡皮條，使它的伸長(zhǎng)量與兩只彈簧測(cè)力計(jì)同時(shí)拉時(shí)相同，記下此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′及其方向。以上三個(gè)步驟中均有錯(cuò)誤或疏漏：(1)中是_________________________________________；(2)中是_________________________________________；(3)中是_________________________________________。8．有同學(xué)利用如圖所示的裝置來(lái)驗(yàn)證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個(gè)光滑的滑輪A和B，將繩子打一個(gè)結(jié)點(diǎn)O，每個(gè)鉤碼的重量相等，當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，根據(jù)鉤碼個(gè)數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：(1)改變鉤碼個(gè)數(shù)，實(shí)驗(yàn)?zāi)芡瓿傻氖?)A．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個(gè)數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個(gè)步驟是()A．標(biāo)記結(jié)點(diǎn)O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長(zhǎng)度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測(cè)出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時(shí)，你認(rèn)為圖中________是正確的。(填“甲”或“乙”)

力的合成【反饋訓(xùn)練】1.答案：D解析：由圖象可得：θ＝π時(shí)，|F1－F2|＝1N；θ＝π時(shí)，eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝5N，解得F1＝3N，F(xiàn)2＝4N，故合力F的范圍是1N≤F≤7N。故D正確。2.答案：A解析：由圖中幾何關(guān)系，F(xiàn)3＝Fcos60°＋F＋Fcos60°＝2F，而F1與F2的夾角為120°，其大小均為F，故F1、F2合力大小為F，且沿F3方向，因此F1、F2、F3的合力大小為3F。故選項(xiàng)A正確。3.答案：BC解析：設(shè)兩共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角θ為鈍角，由下圖所示的平行四邊形可知，當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時(shí)，其合力由原來(lái)的F1變?yōu)镕2、F3、F4，它們可能小于F1、可能等于F1，也可能大于F1，所以A項(xiàng)錯(cuò)，B、C兩項(xiàng)正確。同理知，當(dāng)0°<θ<90°時(shí)，則隨著其中的一個(gè)力增大，合力一定也增大，D項(xiàng)錯(cuò)?！究键c(diǎn)鞏固】1.答案：BD解析：求其中某個(gè)力介于另兩個(gè)力合力范圍里，而且合力范圍里兩力大小的和與差之間，只有B、D正確。2.C3.答案：C解析：對(duì)于同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3合力F的取值范圍，最大值為Fmax=F1+F2+F3，求最小值時(shí)，首先找到其中的最大力F3，再求另外兩個(gè)力F1、F2的合力的變化范圍|F1－F2|≤F12≤F1+F2，若F3在此取值范圍內(nèi)，則F1、F2、F3的最小合力Fmin=0，故0≤F≤F1+F2+F3。若F3不在此取值范圍內(nèi)，則F1、F2、F3的最小合力Fmin=|F1+F2－F3|，故|F1+F2－F3|≤F≤F1+F2+F3，故只有選項(xiàng)C正確。4.答案：C解析：在本實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩只記錄作用力的方向，兩繩不必等長(zhǎng)；二力合成時(shí)，其合力方向不一定在兩分力的角平分線上，因此，不必使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上，實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)與木板平面平行，使其讀數(shù)與繩的作用力相等。則C項(xiàng)正確。5.答案：10N8N解析：設(shè)兩個(gè)分力分別為F1和F2，由圖象可知：當(dāng)θ＝0°時(shí)F1＋F2＝18N，當(dāng)θ＝180°時(shí)，F(xiàn)1－F2＝2N聯(lián)立兩式解得F1＝10NF2＝8N。6.答案：（1）①CE②記下兩條細(xì)繩的方向使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同樣的位置O（2）F＇F解析：（1）步驟C中只有記下兩條細(xì)繩的方向，才能確定兩個(gè)分力的方向，進(jìn)一步才能根據(jù)平行四邊形定則求和力；步驟E中只有使結(jié)點(diǎn)到達(dá)同樣的位置O，才能表示兩種情況下力的作用效果相同。（2）F1與F2合成的