高中物理人教版 (2019)必修第一冊(cè)4 力的合成和分解課堂教學(xué)課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

核心素養(yǎng)物理觀念(1)知道合力與分力的概念．(2)知道矢量相加遵從平行四邊形定則，標(biāo)量相加遵從算術(shù)法則．能區(qū)別矢量和標(biāo)量．科學(xué)思維(1)通過力的合成的學(xué)習(xí)，體會(huì)等效替換的思想．(2)知道合力隨分力夾角的變化情況．(3)會(huì)利用作圖和三角函數(shù)知識(shí)求解合力或者分力．科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過力的合成和分解的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí)．
一、合力和分力1．合力：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(resultant frce)．2．分力：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(cmpnent frce)．
二、力的合成和分解1．力的合成：求幾個(gè)力的________的過程叫作力的合成(cmpsitin f frces)．2．力的分解：求一個(gè)力的________的過程叫作力的分解(reslutin f frce)．3．平行四邊形定則在兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的有向線段為________作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表________的________和方向．這個(gè)規(guī)律叫作平行四邊形定則(parallelgram rule)．
4．力的分解法則：力的分解也遵從__________定則．5．多力的合成方法先求出任意兩個(gè)力的________，再求出這個(gè)________跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都________，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力．
三、矢量和標(biāo)量1．矢量：既有大小又有________，相加時(shí)遵從______________的物理量叫作矢量(vectr)．力、位移、速度、加速度都是________．2．標(biāo)量：只有________，沒有________，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量叫作標(biāo)量(scalar)．質(zhì)量、路程、功、電流等都是標(biāo)量．
【思考辨析】(1)合力的作用可以替代幾個(gè)分力的共同作用，它與分力是等效替代關(guān)系．(　　)(2)合力總比分力大．(　　)(3)力F的大小為100 N，它的一個(gè)分力F1的大小為60 N，則另一個(gè)分力可能小于40 N．(　　)(4)由于矢量的方向可以用正、負(fù)表示，故具有正負(fù)值的物理量一定是矢量．(　　)(5)矢量與標(biāo)量的區(qū)別之一是它們的運(yùn)算方法不同．(　　)
[導(dǎo)學(xué)1]　等效法曹沖稱象的故事，大家都很熟悉，在船吃水線相同的情況下，一頭大象的重力與一堆石頭的重力相當(dāng)．等效法就是在特定的某種意義上，在保證效果相同的前提下，將陌生的、復(fù)雜的、難處理的問題轉(zhuǎn)換成熟悉的、簡單的、易處理的問題的一種方法．
[注意]　合力與分力(1)把一個(gè)力分解成兩個(gè)分力，僅是一種等效替代的關(guān)系，不能認(rèn)為在這兩個(gè)分力的方向上有兩個(gè)施力物體．(2)一個(gè)已知力和它的兩個(gè)分力產(chǎn)生于同一個(gè)物體，作用于同一個(gè)物體．
[拓展]　大型車輛通過橋梁時(shí)，橋面會(huì)彎曲，橋面彎曲越厲害就越容易發(fā)生危險(xiǎn)．同樣的材料，同樣的厚度，橋的跨度越大，越易彎曲．為防止橋面過度彎曲，可采用“斜拉橋”的方法．如圖為港珠澳大橋，采用的就是“斜拉橋”的方法．
探究點(diǎn)一　合力與分力的關(guān)系問題探究自制一個(gè)平行四邊形模型(如圖)，結(jié)合模型討論以下問題：(1)合力的大小和方向怎樣隨兩個(gè)分力夾角的改變而改變？(2)合力是否總是大于兩個(gè)分力？合力何時(shí)達(dá)到最大值，何時(shí)達(dá)到最小值？(3)當(dāng)兩個(gè)分力之間的夾角分別為0°和180°時(shí)，它們的合力如何計(jì)算？說一說你的想法，并與同學(xué)交流．　　　　　　　　　　　　　　　　　
提示：(1)在兩個(gè)分力的大小不變的情況下，兩分力的夾角越小，合力的大小就越大，兩分力的夾角越大，合力的大小越小．(2)在兩個(gè)分力的夾角為鈍角時(shí)，合力的大小就可能比分力小，當(dāng)兩個(gè)分力的夾角為0°時(shí)，合力最大，兩個(gè)分力的夾角為180°時(shí)，合力最小．(3)當(dāng)兩分力的夾角為0°時(shí)，F(xiàn)合＝F1＋F2，當(dāng)兩個(gè)分力的夾角為180°時(shí)，F(xiàn)合＝|F1－F2|.可見，當(dāng)兩個(gè)分力間夾角變化時(shí)，合力F的大小和方向也會(huì)隨之變化．
歸納總結(jié)1.合力與分力的三個(gè)關(guān)系特性
2．合力與分力的大小關(guān)系兩分力大小不變時(shí)，合力F隨兩分力夾角θ的增大而減小，隨夾角θ的減小而增大(0°≤θ≤180°)．(1)兩分力同向(θ＝0°)時(shí)，合力最大，F(xiàn)＝F1＋F2，合力與分力同向．(2)兩分力反向(θ＝180°)時(shí)，合力最小，F(xiàn)＝|F1－F2|，合力的方向與較大的一個(gè)分力的方向相同．(3)合力的取值范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.
典例示范題型1　合力與分力關(guān)系的理解例1　(多選)關(guān)于兩個(gè)大小不變的力F1、F2及它們的合力F，下列說法中正確的是(　　)A．合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同B．兩力F1、F2一定是同一個(gè)物體受到的力C．兩力F1、F2與F是物體同時(shí)受到的三個(gè)力D．F一定不隨F1、F2的變化而變化
解析：A、B對(duì)，C錯(cuò)：只有同一個(gè)物體受到的力才能合成，分別作用在不同物體上的力不能合成．合力是對(duì)原來幾個(gè)分力的等效替代，兩力可以是不同性質(zhì)的力，但合力與分力不能同時(shí)存在．D錯(cuò)：根據(jù)矢量合成法則，合力隨兩分力的變化而變化．
題型2　合力與分力的大小關(guān)系例2　已知兩個(gè)力F1與F2的大小分別為10 N和30 N，則它們的合力大小不可能等于(　　)A．15 N B．20 NC．35 N D．40 N
解析：F1與F2合力的最大值Fmax＝F1＋F2＝40 N，F(xiàn)1與F2合力的最小值Fmin＝F2－F1＝20 N，故合力的可能值為20 N，35 N，40 N，所以A正確．
素養(yǎng)訓(xùn)練1　兩個(gè)力F1和F2間的夾角為θ，兩個(gè)力的合力為F.下列說法正確的是(　　)A．若F1和F2大小不變，θ角越小，合力F就越小B．合力F可能比任何一個(gè)分力都小C．合力F總比任何一個(gè)分力都大D．如果夾角θ不變，F(xiàn)1大小不變，只要F2增大，合力F就必然增大
解析：若F1和F2大小不變，θ角越小，合力F越大，故A錯(cuò)誤；由力的合成方法可知，兩個(gè)力合力的范圍|F1－F2|≤F≤F1＋F2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，還可能與兩個(gè)分力都相等，故B正確、C錯(cuò)誤；如果夾角θ不變，F(xiàn)1大小不變，F(xiàn)2增大，合力可能增大，可能減小，如圖所示，故D錯(cuò)誤．
素養(yǎng)訓(xùn)練2　兩個(gè)共點(diǎn)力F1與F2的合力大小為6 N，則F1與F2的大小可能是(　　)A．F1＝2 N，F(xiàn)2＝9 N B．F1＝4 N，F(xiàn)2＝8 NC．F1＝1 N，F(xiàn)2＝8 N D．F1＝2 N，F(xiàn)2＝1 N
解析：由于合力大小范圍為|F1－F2|≤F≤F1＋F2，而A項(xiàng)中合力的范圍為7～11 N，B項(xiàng)中合力范圍為4～12 N；C項(xiàng)中合力范圍為7～9 N；D項(xiàng)中合力范圍為1～3 N；故只有B選項(xiàng)合力可等于6 N，選項(xiàng)B正確．
探究點(diǎn)二　求合力的方法歸納總結(jié)1.作圖法(1)基本思路：
(2)如圖所示：用作圖法求F1、F2的合力F.
2．計(jì)算法(1)根據(jù)平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖．(2)根據(jù)幾何知識(shí)(三角形的邊角關(guān)系、等邊三角形、相似三角形、全等三角形等)求解對(duì)角線，即為合力．
3．特殊情況下的力的合成：
4.確定三個(gè)力合力最大值與最小值的方法(1)合力的最大值設(shè)三個(gè)力的大小分別為F1、F2、F3，其合力的最大值為Fmax＝F1＋F2＋F3.(2)合力的最小值若三個(gè)共點(diǎn)力能構(gòu)成三角形，則合力的最小值為0，能構(gòu)成三角形的意思就是某一力大于另外兩力之差、小于另外兩力之和．若三個(gè)力不能構(gòu)成三角形，則最小值為最大力減去另外兩個(gè)較小力．
典例示范題型1　兩力的合成例3　岸邊兩人同時(shí)用力拉小船，兩力的大小和方向如圖所示．請(qǐng)分別用作圖法和計(jì)算法求出這兩個(gè)力的合力．
(2)計(jì)算法：如圖所示，平行四邊形的對(duì)角線AB、OD交于C點(diǎn)，由于OA＝OB，所以平行四邊形OADB是菱形，OD與AB互相垂直平分，OD是∠AOB的角平分線，則∠AOD＝60°，OD＝2OC＝2OA cs 60°因此，合力的大小F＝2F1cs 60°＝600 N方向與F1成60°.答案：600 N，方向與F1成60°
題型2　多力的合成例4　如圖所示，有五個(gè)力作用于同一點(diǎn)O，表示這五個(gè)力的有向線段分別為一個(gè)正六邊形的兩鄰邊和三條對(duì)角線，已知F1＝10 N，則這五個(gè)力的合力大小為多少？
素養(yǎng)訓(xùn)練3　某物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)共點(diǎn)力作用，在如圖所示的四種情況中(坐標(biāo)紙中每格邊長表示1 N大小的力)，對(duì)物體所受的合外力說法正確的是(　　)
解析：圖A中，先將F1與F3合成為F13，然后再將F13與F2合成，由幾何關(guān)系可得，合力等于5 N，同理，可求得圖B中合力等于5 N，圖C中合力等于6 N，圖D中合力等于零，綜上可知D正確．
素養(yǎng)訓(xùn)練4　如圖所示，一條小船在河中向正東方向行駛，船上掛起一風(fēng)帆，帆受側(cè)向風(fēng)作用，風(fēng)力大小F1為100 N，方向?yàn)闁|偏南30°，為了使船受到的合力能恰沿正東方向，岸上一人用一根繩子拉船，問人至少要用多大的力？方向如何？
探究點(diǎn)三　力的分解歸納總結(jié)1．力的分解也是矢量運(yùn)算，且遵從平行四邊形定則，是力的合成的逆運(yùn)算．2．如果對(duì)一個(gè)力的分解沒有什么條件限制，那么這個(gè)力可以由無數(shù)組分力來替代．
3．力的正交分解法把力沿著兩個(gè)經(jīng)選定的互相垂直的方向分解的方法叫力的正交分解法．如圖所示，將力F沿x軸和y軸兩個(gè)方向分解，則Fx＝F cs αFy＝F sin α
典例示范例5　把一個(gè)豎直向下的180 N的力分解為兩個(gè)分力，其中一個(gè)分力水平向右，并等于240 N，求另一個(gè)分力的大小和方向．
素養(yǎng)訓(xùn)練5　如圖所示，將一個(gè)已知力F分解為F1和F2，已知F＝10 N，F(xiàn)1與F的夾角為37°，則F2的最小值是(sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8)(　　)A．4 N B．6 NC．8 N D．10 N
解析：將力F分解為F1、F2兩個(gè)分力，則F、F1和F2三個(gè)力一定能構(gòu)成一個(gè)三角形，如圖所示，可以看出，當(dāng)F2⊥F1時(shí)，F(xiàn)2最小，最小值F2＝F sin 37°＝10×0.6 N＝6 N.
素養(yǎng)訓(xùn)練6　如圖所示，已知共面的三個(gè)力F1＝20 N、F2＝30 N、F3＝40 N作用于物體的同一點(diǎn)上，三個(gè)力之間的夾角都是120°，求合力的大小和方向．
用正交分解法求合力的方法
1.下列關(guān)于合力與分力之間的關(guān)系的說法，正確的是(　　)A．合力就是分力的代數(shù)和B．合力總比某一分力大C．分力與合力的方向總是不一致的D．合力的大小可能等于某一分力的大小
解析：合力是分力的矢量和，而不是代數(shù)和，所以A錯(cuò)誤；合力的大小介于兩分力代數(shù)和與兩分力代數(shù)差的絕對(duì)值之間，因此B錯(cuò)誤，D正確；當(dāng)兩分力方向相同時(shí)，合力與分力方向相同，C錯(cuò)誤．
解析：根據(jù)力的作用效果可以將F分解為沿水平方向和豎直方向的兩個(gè)力，根據(jù)平行四邊形定則，豎直方向上分力Fy＝F sin θ，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤．
3．如圖所示，兩人同時(shí)用大小相等的力沿不同方向拉小船，且兩力關(guān)于小船軸線對(duì)稱，下列幾種情況中，合力最大的是(　　)
解析：合力與分力的關(guān)系遵循平行四邊形定則，兩等大分力夾角越小，合力越大，故選項(xiàng)A正確．

相關(guān)課件

相關(guān)課件更多

相關(guān)課件

相關(guān)課件 更多

相關(guān)課件更多