3.4力的合成和分解課件高一上學(xué)期物理人教版

第三章相互作用——力

3.4力的合成和分解導(dǎo)入新課

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”，上述問題就迎刃而解了。你覺得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會有怎樣的關(guān)系呢？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于一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。合力和分力生活中常常見到這樣的事例：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。例如，兩個(gè)小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止（圖甲）；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（圖乙）。水桶所受拉力示意圖吊燈所受拉力示意圖一盞吊燈懸吊在天花板上保持靜止，懸線對吊燈的拉力是F（圖甲），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。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。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。F是F1和F2的合力F1和F2是F的分力力的合成和分解力的合成：求幾個(gè)力的合力的過程。合成力的分解：求一個(gè)力的分力的過程。分解F1F2同一直線上力的合成F合=F1+F2（最大）兩個(gè)分力同向相加F1F2F合=F1-F2（最?。﹥蓚€(gè)分力反向相減同一直線上力的合成探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律如圖甲，輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的一端，另一端固定，橡皮條的長度為GE。在圖乙中，用手通過兩個(gè)彈簧測力計(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)，橡皮條伸長的長度為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）。力F單獨(dú)作用，與F1、F2

共同作用的效果是一樣的，都能使小圓環(huán)保持靜止，由于兩次橡皮條伸長的長度相同，即橡皮條對小圓環(huán)的拉力相同，所以F等于F1、F2的合力。探究二力合成規(guī)律實(shí)驗(yàn)示意圖我們要探究的是：合力F與F1、F2有什么關(guān)系？1.由紙上O點(diǎn)出發(fā)，用力的圖示法畫出拉力F1、F2

和F（三個(gè)力的方向沿著各自拉線的方向，三個(gè)力的大小由彈簧測力計(jì)讀出）。2.三個(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（圖丁），但這只是猜想。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。注意事項(xiàng):①使用時(shí)彈簧秤先校零，與板面平行。

②在滿足合力不超過彈簧秤量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)使拉力盡量大一些，以減小誤差。③畫力的圖示時(shí)，應(yīng)選定恰當(dāng)?shù)臉?biāo)度，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外。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，橡皮條拉長的結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同。

通過多次的實(shí)驗(yàn)探究我們會發(fā)現(xiàn)，求兩個(gè)力的合成，如果以表示這兩個(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。

在上述實(shí)驗(yàn)中，如果把圖乙和圖丙的操作順序?qū)φ{(diào)，即先用拉力F把圓環(huán)拉到O點(diǎn)，再用拉力F1、和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則F1、和F2就是F的分力，這就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。由于各個(gè)力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解也遵循平行四邊形定則。F

需要指出的是，如果沒有限制，對于同一條對角線，可以作出無數(shù)個(gè)不同的平行四邊形。也就是說，同一個(gè)力F可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力。一個(gè)已知力究竟應(yīng)該怎樣分解，要根據(jù)具體問題來確定。O一個(gè)已知力究竟應(yīng)該怎么樣分解？重力產(chǎn)生的效果使物塊沿斜面下滑使物塊緊壓斜面θF2F1θmgFF1F2向上提向前拉按力的作用效果來分解

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。F1F2F3F4F12F123F1234【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。通過作圖求出這兩個(gè)力的合力的大小和方向?！窘馕觥窟x擇某一標(biāo)度，例如用1cm長的線段表示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3.20cm，表示F2的有向線段長4.40cm。用刻度尺測量后得知，表示合力F的對角線長為5.44cm，則F＝5.44cm×10N/cm＝54.4N用量角器測得合力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°。作圖時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）合力、分力要共點(diǎn)，實(shí)線、虛線要分清（2）合力、分力的標(biāo)度要相同，作圖要準(zhǔn)確（3）對角線要找準(zhǔn)（4）力的箭頭別忘畫①當(dāng)θ＝0°時(shí)，F(xiàn)＝F1＋F2（相加，合力與分力同向，最大）②當(dāng)θ＝180°時(shí)，F(xiàn)＝｜F1－F2｜（相減，合力與分力中較大的力同向，最?。芎狭Φ娜≈捣秶麱1－F2｜≤F≤F1＋F2③當(dāng)θ＝120°時(shí)，F(xiàn)＝F1=F2（相等）互成角度的兩個(gè)力求合力大小最小最大

力的合成，可以認(rèn)為是力的相加。二力相加時(shí)，不能簡單地把兩個(gè)力的大小相加，而要按平行四邊形定則來確定合力的大小和方向。矢量和標(biāo)量

我們曾經(jīng)學(xué)過位移。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)過程中，這個(gè)人的位移是AC，AC是合位移。

如果平行地移動(dòng)矢量BC，使它的始端B與第一次位移的始端A重合，于是我們看到，兩次表示位移的線段構(gòu)成了一個(gè)平行四邊形的一組鄰邊，而表示合位移正是它們所夾的對角線AC。所以說，位移合成時(shí)也遵從平行四邊形定則。ABC

對于多個(gè)力的合成，可以先求出任意兩個(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。F3F2F1逐次合成法多個(gè)力的合成

對于多個(gè)力的合成，可以先求出任意兩個(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。F3F2F1F12逐次合成法多個(gè)力的合成

對于多個(gè)力的合成，可以先求出任意兩個(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。F3F2F1F12F123逐次合成法多個(gè)力的合成小結(jié)1.合力與分力的關(guān)系是“等效替代”。2.平行四邊形定則：不在一條直線的兩個(gè)力的合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。3.合力與分力的大小關(guān)系:

（1）合力大小范圍︱F1-F2︱≤F≤F1+F2合力不一定比分力大

（2）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。

（3）合力不變的情況下，夾角越大，兩個(gè)等值分力的大小越大。矢量和標(biāo)量

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。

只有大小，沒有方向，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量。除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我們學(xué)過的物理量中，質(zhì)量、路程、功、電流等都是標(biāo)量。當(dāng)堂練習(xí)有兩個(gè)力，一個(gè)是10N，一個(gè)是2N，它們的合力有可能等于5N、10N、15N嗎