高中物理第三章相互作用第4節(jié)力的合成課件新人教版必修

第三章第4節(jié)新知預(yù)習(xí)(yùxí)·巧設(shè)計(jì)名師(mínɡshī)課堂·一點(diǎn)通創(chuàng)新(chuàngxīn)演練·大沖關(guān)讀教材·填要點(diǎn)要點(diǎn)一要點(diǎn)二隨堂檢測歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升試身手·夯基礎(chǔ)關(guān)鍵語句歸納要點(diǎn)三第一頁，共48頁。第二頁，共48頁。第三頁，共48頁。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(dìnɡzé)，會用作圖法求共點(diǎn)力的合力。3．會用直角三角形的知識求共點(diǎn)力的合力。4．知道合力與分力的大小關(guān)系(guānxì)及夾角對合力的影響。第四頁，共48頁。第五頁，共48頁。[讀教材(jiàocái)·填要點(diǎn)]1．合力與分力(1)定義：一個力產(chǎn)生的效果跟原來幾個力的共同效果，這個(zhège)力就叫做那幾個力的，原來的幾個力叫做。(2)關(guān)系：合力與分力之間是“”關(guān)系。合力(hélì)分力等效替代相同第六頁，共48頁。2．力的合成(1)定義：求幾個力的的過程叫做力的合成。力的合成實(shí)際上就是要找一個力去代替幾個已知的力，而不改變(gǎibiàn)其作用效果，即合力和分力可以。(2)平行四邊形定則：兩個力合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊作，這兩個鄰邊之間的對角線就代表，這個法則叫做平行四邊形定則。合力(hélì)相互(xiānghù)替代平行四邊形合力的大小和方向第七頁，共48頁。[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(yùnsuàn)都遵循這個定則。3．共點(diǎn)力如果(rúguǒ)一個物體受到兩個或更多力的作用，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)(yīdiǎn)延長線第八頁，共48頁。[試身手(shēnshǒu)·夯基礎(chǔ)]1．關(guān)于共點(diǎn)力，下列說法中正確的是()A．作用在一個物體(wùtǐ)上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩個力是共點(diǎn)力B．作用在一個物體(wùtǐ)上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩個力是共點(diǎn)力C．作用在一個物體上的幾個力，如果(rúguǒ)它們的作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上，則這幾個力是共點(diǎn)力D．作用在一個物體上的幾個力，如果(rúguǒ)它們力的作用線匯交于同一點(diǎn)，則這幾個力是共點(diǎn)力第九頁，共48頁。解析：共點(diǎn)力是幾個力作用于一點(diǎn)或力的作用線交于一點(diǎn)的力。作用在同一物體(wùtǐ)上大小相等方向相反的兩個力不一定在同一條直線上，即不一定是共點(diǎn)力。如果受兩個力且平衡的物體(wùtǐ)，所受的力一定是共點(diǎn)力，故A錯誤，B、C、D正確。答案：BCD第十頁，共48頁。圖3－4－12．引體向上是體育課上常做的一種體育運(yùn)動，人的雙手抓住單杠使身體在空中做上、下運(yùn)動，可以有效鍛煉人的上肢及胸部多處肌肉(jīròu)，很多同學(xué)很喜歡這一運(yùn)動。如圖3－4－1所示，在做引體向上運(yùn)動時，雙臂平行時用力大還是雙臂張開較大角度時用力大？第十一頁，共48頁。答案：雙臂平行時省力，根據(jù)平行四邊形定則可知，合力一定時(等于(děngyú)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，夾角最小，兩臂用力最小。第十二頁，共48頁。第十三頁，共48頁。1．實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證互成角度的兩個(liǎnɡɡè)力合成時的平行四邊形定則。2．實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)等效替代法，使一個力的作用效果和兩個力的共同作用效果相同(xiānɡtónɡ)。將橡皮條一端固定，另一端用兩個力F1、F2使其伸長一定長度，再用一個力F′作用于橡皮條的同一點(diǎn)，使其伸長同樣的長度，則F′與F1和F2的作用效果相同(xiānɡtónɡ)。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(xiānɡtónɡ)。第十四頁，共48頁。3．實(shí)驗(yàn)器材方木板一塊、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個)、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(jǐɡè))、細(xì)芯鉛筆。4．實(shí)驗(yàn)步驟(bùzhòu)(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細(xì)繩套。第十五頁，共48頁。圖3－4－2(3)用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖3－4－2所示，記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆(qiānbǐ)描下O點(diǎn)的位置及此時兩細(xì)繩套的方向。(4)只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩的方向。(5)改變兩個力F1與F2的大小和夾角(jiājiǎo)再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。第十六頁，共48頁。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O點(diǎn)畫(diǎnhuà)平行四邊形的對角線，此對角線即為合力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(shìfǒu)相同。第十七頁，共48頁。6．注意事項(xiàng)(1)正確使用彈簧測力計(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)中的兩只彈簧測力計(jì)的選取(xuǎnqǔ)方法是：將兩只彈簧測力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止。第十八頁，共48頁。③使用彈簧測力計(jì)測力時，讀數(shù)應(yīng)盡量大些，但不能超出它的測量范圍。④被測力的方向應(yīng)與彈簧測力計(jì)軸線方向一致，拉動時彈簧及掛鉤不可(bùkě)與外殼相碰以避免產(chǎn)生摩擦。⑤讀數(shù)時應(yīng)正對、平視刻度。第十九頁，共48頁。(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(wèizhi)。②在同一次實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條拉長時結(jié)點(diǎn)O的位置(wèizhi)一定要相同。③不要用老化的橡皮條，檢查方法是用一個彈簧測力計(jì)拉橡皮條，要反復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同的長度看彈簧測力計(jì)讀數(shù)有無變化。第二十頁，共48頁。④細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，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點(diǎn)，去掉(qùdiào)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，共48頁。7．誤差分析(1)誤差來源(láiyuán)：除彈簧測力計(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)過程中讀數(shù)時眼睛一定要正視彈簧測力計(jì)的刻度，要根據(jù)彈簧測力計(jì)的精度正確讀數(shù)和記錄。第二十二頁，共48頁。②作圖時用刻度尺借助于三角板，使表示兩力的對邊一定要平行。因兩個分力F1、F2間的夾角θ越大，用平行四邊形定則作出的合力(hélì)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，共48頁。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)繩分別連著一個量程為5N、最小刻度為0.1N的彈簧測力計(jì)。沿著兩個(liǎnɡɡè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)。當(dāng)橡皮條的活動端拉到O點(diǎn)時，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖3－4－3所示。這時彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。第二十四頁，共48頁。圖3－4－3第二十五頁，共48頁。(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力及它們的合力。[審題指導(dǎo)]本題主要考查學(xué)生對基本儀器(yíqì)的讀數(shù)情況以及數(shù)據(jù)的處理方法和分析比較能力。讀彈簧測力計(jì)示數(shù)時，應(yīng)注意首先找零刻度，尤其是豎直放置的那個彈簧測力計(jì)是倒置，應(yīng)注意它的讀數(shù)方法。第二十六頁，共48頁。[解析]由題圖可以看出水平彈簧測力計(jì)的讀數(shù)(dúshù)是3.50N，豎直彈簧測力計(jì)的讀數(shù)(dúshù)是2.5N。在方格紙上畫這兩個力及它們的合力時要使線段長短表示力的大小，標(biāo)度應(yīng)統(tǒng)一。第二十七頁，共48頁。[答案(dáàn)](1)3.502.50(2)如圖所示第二十八頁，共48頁。1．對合力和分力的進(jìn)一步理解(1)由于合力對物體(wùtǐ)的作用效果與幾個分力的作用效果相同，所以可用合力等效替代那幾個分力。(2)合力與分力的等效替代是可逆的，也可以用幾個分力來替代一個合力。(3)只有同一物體同時(tóngshí)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(tóngshí)出現(xiàn)。第二十九頁，共48頁。2．合力與分力的大小關(guān)系(1)兩個力的合成：①最大值：當(dāng)兩個力同向時，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)兩個力反向(fǎnxiànɡ)時，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：互成角度的兩個共點(diǎn)力的合力大小范圍是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。第三十頁，共48頁。(2)三個力的合成：①最大值：三個力同向時，合力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2＋F3。②最小值：當(dāng)其中兩個(liǎnɡɡè)較小分力的和F1＋F2大于等于第三個分力F3時，合力F最小值為零；當(dāng)其中兩個(liǎnɡɡè)較小分力之和F1＋F2＜F3時，合力最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)。第三十一頁，共48頁。[名師點(diǎn)睛](1)兩個分力F1、F2的大小確定時，它們的夾角(jiājiǎo)越小，合力越大，夾角(jiājiǎo)越大，合力越小。(2)三個力合成時，如果某個力介于其他兩個力的合力的范圍之內(nèi)，則這三個力的合力的最小值必定為零。第三十二頁，共48頁。2．關(guān)于合力與分力的說法中，正確的是()A．合力與分力同時作用在物體上B．分力同時作用于物體時共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時產(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，增大(zēnɡdà)兩分力間的夾角，則合力一定減小第三十三頁，共48頁。[審題指導(dǎo)]解答本題(běntí)時需要把握以下兩點(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，共48頁。[解析]合力與分力的作用效果相同，它們并不是同時作用在物體上，選項(xiàng)A錯誤，B正確；當(dāng)兩分力大小不變時，由平行四邊形定則可知，分力間的夾角(jiājiǎo)越大，合力越小，合力可能大于分力(如兩分力間的夾角(jiājiǎo)為銳角時)，也可能小于分力(如兩分力間的夾角(jiājiǎo)大于120°時)，選項(xiàng)C、D正確。[答案]BCD第三十五頁，共48頁。(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物體上時(shànɡshí)，其作用效果相同，并不是指物體同時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分力，也可能小于每個分力，還可以與某個分力相等。第三十六頁，共48頁。1．圖解法從力的作用點(diǎn)起，依兩個分力的作用方向按同一標(biāo)度作出兩個分力F1和F2，并把F1、F2作為鄰邊作出平行四邊形，這個平行四邊形的對角線的長度按同一標(biāo)度表示合力的大小，對角線的方向就是合力的方向，通?？梢?kěyǐ)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，然后由幾何知識求解對角線，即為合力。以下為求合力的幾種(jǐzhǒnɡ)特殊情況。第三十七頁，共48頁。圖3－4－4第三十八頁，共48頁。第三十九頁，共48頁。推論：當(dāng)F1＝F2＝F3且三力夾角(jiājiǎo)兩兩為120°時，其合力F＝0。圖3－4－5圖3－