物理必修第一冊(cè)4 力的合成課文ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

一、合力與分力1．合力與分力：如果力F的作用效果與力F1和F2共同作用的________相同，我們就稱(chēng)F為F1和F2的________．F1和F2為F的________．2．力的合成：求幾個(gè)力的________的過(guò)程．3．合力與分力的關(guān)系：合力與分力之間是一種________的關(guān)系，合力作用的________與分力______________相同．4．共點(diǎn)力：作用于物體上________，或者作用在同一個(gè)物體上且力的作用線相交于________的幾個(gè)力．
二、平行四邊形定則1．平行四邊形定則：如果用表示兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的線段為_(kāi)_______作平行四邊形，那么合力F的大小和方向就可以用兩個(gè)鄰邊之間的________表示出來(lái)，這叫作力的平行四邊形定則．如圖所示，F(xiàn)表示F1與F2的合力．
2．三角形定則：把表示原來(lái)兩個(gè)力首尾相接，然后再?gòu)牡谝粋€(gè)力的始端向第二個(gè)力的末端畫(huà)一條有向線段，這個(gè)有向線段就可以表示原來(lái)兩個(gè)力的合力，這種求合力的方法叫作力的三角形定則．
[導(dǎo)學(xué)1]　等效法曹沖稱(chēng)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(wèn)題轉(zhuǎn)換成熟悉的、簡(jiǎn)單的、易處理的問(wèn)題的一種方法．
[導(dǎo)學(xué)2]?注意：(1)作圖時(shí)要分清實(shí)線和虛線，表示力的線段用實(shí)線且要帶箭頭，連線用虛線表示；(2)分力、合力的標(biāo)度一致，力的標(biāo)度要適當(dāng)；(3)求合力時(shí)，既要求大小，又要求方向．
探究點(diǎn)一　合力與分力的關(guān)系【導(dǎo)學(xué)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(wèn)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(shuō)一說(shuō)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?。?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?。?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(jiàn)，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(shuō)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(lái)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(shuō)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【導(dǎo)學(xué)探究】?jī)扇送惠v車(chē)，如圖所示，每人都用100 N的力拉，車(chē)受到的拉力一定是200 N嗎？
提示：不一定．只有兩個(gè)力同方向時(shí)，車(chē)受的拉力大小才是200 N，若兩個(gè)力方向不同，兩個(gè)力的合力并非等于兩個(gè)力大小之和，應(yīng)根據(jù)平行四邊形定則，用作圖或者計(jì)算的方法求得合力．
【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°.
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(zhǎng)表示1 N大小的力)，對(duì)物體所受的合外力說(shuō)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(wèn)人至少要用多大的力？方向如何？
1.下列關(guān)于合力與分力之間的關(guān)系的說(shuō)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．
2．一物體受到大小分別為3 N和4 N兩個(gè)共點(diǎn)力的作用，則它們的合力(　　)A．可能為3 N B．一定為5 NC．一定為7 N D．可能為8 N
解析：當(dāng)二力夾角為零，即兩個(gè)力在同一直線上且方向相同時(shí)，合力最大，最大值為F1＋F2＝7 N；當(dāng)夾角為180°，即兩個(gè)力在同一直線上且方向相反時(shí)，合力最小，最小值為F2－F1＝1 N．故合力的范圍為1 N≤F≤7 N，故選項(xiàng)A正確．
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(chēng)，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．
解析：由二力合成規(guī)律可知，當(dāng)兩個(gè)力大小相等且?jiàn)A角為120°時(shí)，合力與兩個(gè)分力也大小相等，所以題中繩OA、OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力的合力為F，所以O(shè)P對(duì)O點(diǎn)的拉力也為F.

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