高中物理 力的合成

高中物理課件力的合成第一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日1．能從力的作用效果上理解合力與分力的概念，知道共點(diǎn)力的概念。2．掌握力的平行四邊形定則，會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力的合力。3．會(huì)用直角三角形的知識(shí)求共點(diǎn)力的合力。4．知道合力與分力的大小關(guān)系及夾角對(duì)合力的影響。第四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[讀教材·填要點(diǎn)]

1．合力與分力

(1)定義：一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟原來(lái)幾個(gè)力的共同效果

，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的

，原來(lái)的幾個(gè)力叫做

。

(2)關(guān)系：合力與分力之間是“

”關(guān)系。合力分力等效替代相同第六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2．力的合成(1)定義：求幾個(gè)力的

的過(guò)程叫做力的合成。力的合成實(shí)際上就是要找一個(gè)力去代替幾個(gè)已知的力，而不改變其作用效果，即合力和分力可以

。(2)平行四邊形定則：兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作

，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表

，這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。合力相互替代平行四邊形合力的大小和方向第七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[關(guān)鍵一點(diǎn)](1)合力與分力滿足平行四邊形定則而不是算術(shù)法則，故合力可以大于、等于或小于分力。(2)不僅力的合成遵循平行四邊形定則，一切矢量的運(yùn)算都遵循這個(gè)定則。3．共點(diǎn)力如果一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多力的作用，而且這些力都共同作用在物體的

上，或者它們的

相交于同一點(diǎn)，這樣的一組力叫做共點(diǎn)力。共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則。同一點(diǎn)延長(zhǎng)線第八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[試身手·夯基礎(chǔ)]1．關(guān)于共點(diǎn)力，下列說(shuō)法中正確的是(

)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匯交于同一點(diǎn)，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力第九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日解析：共點(diǎn)力是幾個(gè)力作用于一點(diǎn)或力的作用線交于一點(diǎn)的力。作用在同一物體上大小相等方向相反的兩個(gè)力不一定在同一條直線上，即不一定是共點(diǎn)力。如果受兩個(gè)力且平衡的物體，所受的力一定是共點(diǎn)力，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確。答案：BCD第十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3－4－12．引體向上是體育課上常做的一種體育運(yùn)動(dòng)，人的雙手抓住單杠使身體在空中做上、下運(yùn)動(dòng)，可以有效鍛煉人的上肢及胸部多處肌肉，很多同學(xué)很喜歡這一運(yùn)動(dòng)。如圖3－4－1所示，在做引體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙臂平行時(shí)用力大還是雙臂張開較大角度時(shí)用力大？第十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日答案：雙臂平行時(shí)省力，根據(jù)平行四邊形定則可知，合力一定時(shí)(等于人的重力)，兩臂分力的大小隨雙臂間夾角的增大而增大，當(dāng)雙臂平行時(shí)，夾角最小，兩臂用力最小。第十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)的平行四邊形定則。

2．實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)等效替代法，使一個(gè)力的作用效果和兩個(gè)力的共同作用效果相同。將橡皮條一端固定，另一端用兩個(gè)力F1、F2使其伸長(zhǎng)一定長(zhǎng)度，再用一個(gè)力F′作用于橡皮條的同一點(diǎn)，使其伸長(zhǎng)同樣的長(zhǎng)度，則F′與F1和F2的作用效果相同。所以F′就是F1、F2的合力，作出力F′的圖示。再根據(jù)平行四邊形定則作出力F1、F2的合力F的圖示，比較F和F′的大小和方向是否相同。第十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

3．實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。

4．實(shí)驗(yàn)步驟

(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。

(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。第十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3－4－2(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖3－4－2所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩套的方向。

(4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向。

(5)改變兩個(gè)力F1與F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。第十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

5．?dāng)?shù)據(jù)處理

(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過(guò)O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。

(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。

(3)比較F′和平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。第十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

6．注意事項(xiàng)

(1)正確使用彈簧測(cè)力計(jì)：①使用前要檢查指針是否指在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位(無(wú)法校正的要記錄下零誤差)。還需用鉤碼檢查是否存在示值誤差，若存在，應(yīng)加以校正。②實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)的選取方法是：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對(duì)拉過(guò)程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另?yè)Q或調(diào)校，直至相同為止。第十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日③使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出它的測(cè)量范圍。④被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)時(shí)彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以避免產(chǎn)生摩擦。⑤讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度。第十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

(2)規(guī)范實(shí)驗(yàn)操作：①不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(xì)繩連接兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置。②在同一次實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同。③不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無(wú)變化。第二十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日④細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些，便于確定力的方向。不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連一直線確定力的方向。⑤在同一次實(shí)驗(yàn)中，畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同，并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力的圖示稍大一些。第二十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

7．誤差分析

(1)誤差來(lái)源：除彈簧測(cè)力計(jì)本身的誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。

(2)減小誤差的辦法：①實(shí)驗(yàn)過(guò)程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)的刻度，要根據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄。第二十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日②作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對(duì)邊一定要平行。因兩個(gè)分力F1、F2間的夾角θ越大，用平行四邊形定則作出的合力F的誤差ΔF就越大，所以，實(shí)驗(yàn)中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之間為宜。第二十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

1．將橡皮條的一端固定在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5N、最小刻度為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)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖3－4－3所示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。第二十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3－4－3第二十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日(1)由圖可讀得水平和豎直拉力的大小分別為________N和________N。

(2)在本題的虛線方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。

[審題指導(dǎo)]

本題主要考查學(xué)生對(duì)基本儀器的讀數(shù)情況以及數(shù)據(jù)的處理方法和分析比較能力。讀彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)時(shí)，應(yīng)注意首先找零刻度，尤其是豎直放置的那個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)是倒置，應(yīng)注意它的讀數(shù)方法。第二十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

[解析]

由題圖可以看出水平彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是3.50N，豎直彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)是2.5N。在方格紙上畫這兩個(gè)力及它們的合力時(shí)要使線段長(zhǎng)短表示力的大小，標(biāo)度應(yīng)統(tǒng)一。第二十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[答案]

(1)3.50

2.50

(2)如圖所示第二十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

1．對(duì)合力和分力的進(jìn)一步理解

(1)由于合力對(duì)物體的作用效果與幾個(gè)分力的作用效果相同，所以可用合力等效替代那幾個(gè)分力。

(2)合力與分力的等效替代是可逆的，也可以用幾個(gè)分力來(lái)替代一個(gè)合力。

(3)只有同一物體同時(shí)受到的力才能合成。

(4)不同性質(zhì)的力也可以合成，因?yàn)楹狭εc分力是作用效果上的一種等效替換。

(5)受力分析中合力與分力不能同時(shí)出現(xiàn)。第二十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

2．合力與分力的大小關(guān)系

(1)兩個(gè)力的合成：①最大值：當(dāng)兩個(gè)力同向時(shí)，合力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2，合力與分力方向相同。②最小值：當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí)，合力F最小，F(xiàn)min＝|F1－F2|，合力與分力中較大的力方向相同。③合力范圍：互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小范圍是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。第三十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

(2)三個(gè)力的合成：①最大值：三個(gè)力同向時(shí)，合力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2＋F3。②最小值：當(dāng)其中兩個(gè)較小分力的和F1＋F2大于等于第三個(gè)分力F3時(shí)，合力F最小值為零；當(dāng)其中兩個(gè)較小分力之和F1＋F2＜F3時(shí)，合力最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)。第三十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

[名師點(diǎn)睛]

(1)兩個(gè)分力F1、F2的大小確定時(shí)，它們的夾角越小，合力越大，夾角越大，合力越小。

(2)三個(gè)力合成時(shí)，如果某個(gè)力介于其他兩個(gè)力的合力的范圍之內(nèi)，則這三個(gè)力的合力的最小值必定為零。第三十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

2．關(guān)于合力與分力的說(shuō)法中，正確的是(

)

A．合力與分力同時(shí)作用在物體上

B．分力同時(shí)作用于物體時(shí)共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果是相同的

C．合力可能大于分力，也可能小于分力

D．當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，增大兩分力間的夾角，則合力一定減小第三十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[審題指導(dǎo)]

解答本題時(shí)需要把握以下兩點(diǎn)：(1)合力與分力作用效果相同，且作用在同一物體上；(2)合力與分力遵循平行四邊形定則。第三十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

[解析]

合力與分力的作用效果相同，它們并不是同時(shí)作用在物體上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，由平行四邊形定則可知，分力間的夾角越大，合力越小，合力可能大于分力(如兩分力間的夾角為銳角時(shí))，也可能小于分力(如兩分力間的夾角大于120°時(shí))，選項(xiàng)C、D正確。

[答案]

BCD第三十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

(1)合力與分力是等效替代關(guān)系，若兩者分別作用在同一個(gè)物體上時(shí)，其作用效果相同，并不是指物體同時(shí)受到合力和分力的作用。

(2)合力與分力的大小關(guān)系可利用平行四邊形定則畫出示意圖分析，合力的大小可能大于每個(gè)分力，也可能小于每個(gè)分力，還可以與某個(gè)分力相等。第三十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

1．圖解法從力的作用點(diǎn)起，依兩個(gè)分力的作用方向按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2，并把F1、F2作為鄰邊作出平行四邊形，這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度按同一標(biāo)度表示合力的大小，對(duì)角線的方向就是合力的方向，通常可以用量角器直接量出合力F與某一分力的夾角。

2．計(jì)算法可以根據(jù)平行四邊形法則作出示意圖，然后由幾何知識(shí)求解對(duì)角線，即為合力。以下為求合力的幾種特殊情況。第三十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3－4－4第三十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第三十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日推論：當(dāng)F1＝F2＝F3且三力夾角兩兩為120°時(shí)，其合力F＝0。圖3－4－5圖3－4－6第四十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日[名師點(diǎn)睛](1)求合力時(shí)既要求出其大小又要求出其方向。(2)作圖法與計(jì)算法均為矢量運(yùn)算的通用方法。第四十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年