力的合成和分解課件高一上學(xué)期物理人教版

力的合成和分解物理觀念：能夠從力的作用效果理解合力、分力、力的合成和力的分解?？茖W(xué)思維：理解平行四邊形運(yùn)算法則和特點(diǎn)，掌握平行四邊形法則，知道它是矢量合成的普遍規(guī)律，知道矢量與標(biāo)量運(yùn)算法則是不同的。科學(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)引出合力和分力的概念，了解物理學(xué)常用的方法—等效替代法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)力的合成和分解的學(xué)習(xí)，感受對(duì)立統(tǒng)一的觀點(diǎn)在物理學(xué)中的意義；通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)良好的觀察習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)精神。重點(diǎn)：(1)合力與分力的關(guān)系。(2)平行四邊形定則及應(yīng)用。難點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究方案的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)。

如果蜘蛛網(wǎng)上的一根絲斷了，網(wǎng)會(huì)倒向哪邊？

一個(gè)靜止的物體，在某平面上受到5個(gè)力作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代兩個(gè)力的共同作用，而效果不變”，上述問(wèn)題就迎刃而解了。你覺(jué)得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會(huì)有怎樣的關(guān)系呢？

例如，兩個(gè)小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止；一個(gè)大人單獨(dú)向上用力F也能提著這桶水，讓水桶保持靜止。

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、合力與分力一個(gè)力(F)作用的效果跟幾個(gè)力(F1、F2……)共同作用的效果相同，這個(gè)力(F)叫做那幾個(gè)力的合力。那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。不是物體又多受了一個(gè)合力2.關(guān)系：等效替代關(guān)系1.定義：一、合力與分力1.一條直線(xiàn)上的力的合成F2F1F=F1+F2F2F1F=F1-F2二力同向二力反向F=F1+F2

F=|F1－F2|同向相加，反向相減，結(jié)論：求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成二、力的合成F1F2互成角度的兩個(gè)力怎樣求合力？還能直接相加減嗎？方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡皮條、細(xì)繩、量角器、刻度尺、圖釘（幾個(gè)）。怎樣設(shè)計(jì)才能使“合力”和“分力”產(chǎn)生的效果相同，且既比較準(zhǔn)、又比較容易呢？2.實(shí)驗(yàn)：探究力的合成方法二、力的合成如圖甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長(zhǎng)度為GE。在圖乙中，用手通過(guò)兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)共同拉動(dòng)小圓環(huán)。小圓環(huán)受到拉力F1、F2的共同作用，處于O點(diǎn)，橡皮條伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度為EO。撤去F1、F2，改用一個(gè)力F單獨(dú)拉住小圓環(huán)，仍使它處于O點(diǎn)（圖丙）。由于兩次橡皮條伸長(zhǎng)到相同位置，力F單獨(dú)作用與F1、F2共同作用的效果一樣，所以F等于F1、F2的合力。實(shí)驗(yàn)操作：二、力的合成(1)由紙上O點(diǎn)出發(fā)，用力的圖示法畫(huà)出拉力F1、F2和F（三個(gè)力的方向沿著各自拉線(xiàn)的方向，三個(gè)力的大小由彈簧測(cè)力計(jì)讀出）。(3)用作圖工具進(jìn)行檢驗(yàn)，并改變拉力F1和F2的大小和方向，重做上述實(shí)驗(yàn)，檢驗(yàn)所圍成的圖形是不是平行四邊形。(2)三個(gè)力的大小和方向有什么關(guān)系？我們用虛線(xiàn)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（圖?。?，但這只是猜想。數(shù)據(jù)處理：(4)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論二、力的合成①使用時(shí)彈簧秤先校零，與板面平行.②在滿(mǎn)足合力不超過(guò)彈簧秤量程及橡皮條形變不超過(guò)彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差.③畫(huà)力的圖示時(shí)，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫(huà)得大一些，但也不要太大而畫(huà)出紙外.要嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力.④在同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長(zhǎng)的結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同.注意事項(xiàng):二、力的合成用表示這兩個(gè)力的線(xiàn)段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線(xiàn)代表合力的大小和方向。這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。F大?。簶?biāo)度方向：角度θF1F2O3.力合成的平行四邊形定則計(jì)算：二、力的合成15NF1F2F53°F=15×5N=75N方向:4.平行四邊形定則的應(yīng)用例1

力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。大小:與F1成53°斜向右上方根據(jù)平行四邊形定則，作力的合成圖示如圖。F1F2F合由勾股定理可得θ與F1成tanθ=4/3斜向右上方方法1：方法2：根據(jù)平行四邊形定則，作力的合成示意圖如圖。方向:大小:作圖法計(jì)算法二、力的合成5.合力與分力的大小關(guān)系動(dòng)畫(huà)二、力的合成（1）在兩個(gè)分力F1、F2大小不變的情況下，兩個(gè)分力的夾角越大，合力越小。（2）當(dāng)兩個(gè)分力方向相同時(shí)（夾角為0°）合力最大，F(xiàn)＝F1+F2

合力與分力同向；（4）當(dāng)兩個(gè)分力方向相反時(shí)（夾角為180°）合力最小，F(xiàn)＝︱F1-F2︱合力與分力F1

、F2中較大的同向。（5）合力大小范圍︱F1-F2︱≤F≤F1+F2（6）合力可能大于、等于、小于任一分力．注意：同一直線(xiàn)上力的合成是平行四邊形定則應(yīng)用的特例。小結(jié)：合力與分力的大小關(guān)系二、力的合成例2

兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F1、F2與其合力F的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是_________(1)分力與合力同時(shí)作用在物體上(2)分力同時(shí)作用于物體時(shí)產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用于物體時(shí)產(chǎn)生的效果相同(3)F的大小隨F1、F2間夾角的增大而增大(4)F的大小隨F1、F2間夾角的增大而減小(5)F的大小一定大于F1、F2中的最大者(6)F的大小不能小于F1、F2中的最小者(2)(4)二、力的合成例3兩個(gè)共點(diǎn)力的合力最大值為35N，最小值為5N，則這兩個(gè)力的大小分別為_(kāi)_____N和______N;若這兩力的夾角為90°，則合力的大小為_(kāi)_____N．152025二、力的合成F1F2F3F4F12F123F1234

先求出兩個(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(1)逐個(gè)合成法6.多個(gè)力的合成二、力的合成(2)三個(gè)力合力范圍的確定①最大值：當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí)，合力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2＋F3.②最小值：若其中兩個(gè)較小的分力之和(F1＋F2)≥F3時(shí)，合力的最小值為零，即Fmin＝0；若其中兩個(gè)較小的分力之和(F1＋F2)<F3時(shí)，合力的最小值為Fmin＝F3－(F1＋F2)．③合力的取值范圍：Fmin≤F≤F1＋F2＋F3.二、力的合成例4

求下列各組三個(gè)力的合力范圍:(1)4N、8N、15N(2)4N、8N、10N(3)6N、6N、1N(4)8N、4N、3N3～27N0～22N0～13N1～15N

二、力的合成

如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與一個(gè)力單獨(dú)作用產(chǎn)生的效果相同，那么這幾個(gè)力就叫那一個(gè)力的分力.力的合成力的分解分力合力力的分解是力的合成的____運(yùn)算，遵守_______________.平行四邊形定則逆三、力的分解(合力)(分力)(分力)1.力的分解與合成的關(guān)系F如果沒(méi)有條件限制，

一個(gè)力可以有_____種不同的分解。無(wú)數(shù)2.無(wú)條件限制下的力分解三、力的分解地面上物體受到斜向上的拉力F，拉力F一方面使物體沿水平地面前進(jìn)，另一方面向上提物體，因此拉力F可分解為水平向前的力F1和豎直向上的力F2，F(xiàn)1＝Fcosθ，F(xiàn)2＝Fsinθ放在斜面上的物體的重力產(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)1＝mgsinα，F(xiàn)2＝mgcosα3.實(shí)際問(wèn)題中的力分解質(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，F(xiàn)1＝mgtanα，實(shí)際問(wèn)題中，根據(jù)力的作用_____進(jìn)行分解，才能有效的解決問(wèn)題。效果三、力的分解A、B兩點(diǎn)位于同一平面內(nèi)，質(zhì)量為m的物體被AO、BO兩繩拉住，其重力產(chǎn)生兩個(gè)效果：一是使物體拉AO繩，相當(dāng)于分力F1的作用；二是使物體拉BO繩，相當(dāng)于分力F2的作用，F(xiàn)1＝F2＝質(zhì)量為m的光滑小球被懸線(xiàn)掛靠在豎直墻壁上，其重力產(chǎn)生兩個(gè)效果：一是使球垂直壓緊墻面，相當(dāng)于分力F1的作用；二是使球拉線(xiàn)，相當(dāng)于分力F2的作用，F(xiàn)1＝mgtanα，用斧頭劈柴時(shí)，力F產(chǎn)生的作用效果為垂直于兩個(gè)側(cè)面向外擠壓接觸面，相當(dāng)于分力F1、F2的作用，且F1＝F2＝F2sinα2三、力的分解例5為什么高大的橋梁都要建造很長(zhǎng)的引橋?引橋引橋

大橋的引橋一般都造得很長(zhǎng)，橋面傾角α就小，重力沿斜面下滑的分力Fx＝mgsinα也小，車(chē)輛容易上坡。解析：三、力的分解纜車(chē)的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果：對(duì)兩側(cè)索道產(chǎn)生拉伸的作用。Gαα例6如果讓你來(lái)處理索道的技術(shù)問(wèn)題，請(qǐng)問(wèn)索道設(shè)計(jì)的繃直一些好，還是松一些好?解析：F2F1索道受到的拉力F1＝F2＝索道繃的越直，與水平線(xiàn)的夾角越小，纜車(chē)對(duì)索道的拉力越大，索道越容易斷裂，危險(xiǎn)性越大。所以索道設(shè)計(jì)的松一些好。三、力的分解

力是矢量，力的合成不能簡(jiǎn)單地把兩個(gè)力的大小相加，而要按平行四邊形定則來(lái)確定合力的大小和方向。位移也是矢量，位移的合成是否也要按平行四邊形定則運(yùn)算呢？如圖，一個(gè)人從A走到B，發(fā)生的位移是AB，又從B走到C，發(fā)生的位移是BC。在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，這個(gè)人的位移是AC，AC是合位移，可見(jiàn)位移的合成符合平行四邊形定則。平行四邊形定則是矢量合成的普遍法則。既有大小又有方向的物理量，合成時(shí)遵從平行四邊形定則。位移（x）、速度（v）、加速度（a）、力（F）等質(zhì)量、路程、功、電流等有大小沒(méi)有方向的物理量，合成時(shí)遵從算術(shù)相加法則。1.矢量：2.標(biāo)量：例：例：四、矢量、標(biāo)量的合成1.兩個(gè)共點(diǎn)力，大小都是50N，如果要使這兩個(gè)力的合力也是50N，這兩個(gè)力之間的夾角應(yīng)為（）A．30°B．60°C．120°D．150°C答案2.兩個(gè)共點(diǎn)力的夾角θ固定不變，其合力為F，當(dāng)其中一力增大時(shí)，下述正確的是（

）A.F一定增大；

B.F一定減小C.F可能增大，也可能減小D.當(dāng)0＜θ＜90°時(shí)，F(xiàn)一定減小。C答案3.關(guān)于合力與分力，下列說(shuō)法正確的是（

）A.合力的大小一定大于每個(gè)分力的大??；B.合力的大小至少大于其中的一個(gè)分力；C.合力的大小可以比兩個(gè)分力都大，也可以比兩個(gè)分力都?。籇.合力不可能與其中的一個(gè)分力相等C答案4.如圖所示，挑水時(shí)水桶上繩子連接狀態(tài)分別如圖中a、b、c三種情況．下列說(shuō)法中正確的是(

)A．a(chǎn)狀態(tài)繩子受力大容易斷B．b狀態(tài)繩子受力大容易斷C．c狀態(tài)繩子受力大容易斷D．a(chǎn)、b、c三種狀態(tài)繩子受力都一樣桶的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果，即沿繩子的兩個(gè)分力，由平行四邊形定則可知，繩子的夾角越大，繩子的分力越大，a繩夾角最大，故A正確．A