高中物理 第4章 第1節(jié) 怎樣求合力課件 (1) 滬科版必修1.pptVIP

第4章怎樣求合力與分力 第4章怎樣求合力與分力 4 1怎樣求合力 目標(biāo)導(dǎo)航1 知道合力與分力的概念 理解合力與分力之間的等效替代關(guān)系 重點(diǎn) 2 掌握力的平行四邊形定則 會(huì)用平行四邊形定則求合力 重點(diǎn) 3 知道共點(diǎn)力的概念 4 知道矢量和標(biāo)量 知道矢量合成遵循的法則 一 合力與分力1 共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的 或者它們的延長(zhǎng)線都相交于 這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力 同一點(diǎn) 一點(diǎn) 2 合力與分力當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí) 如果能用另外一個(gè)力代替它們 并且它的作用效果跟原來(lái)那幾個(gè)力的共同作用 相同 那么這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的 3 合力與分力的關(guān)系 關(guān)系 效果 合力 分力 等效替代 想一想1 圖中一個(gè)成年人或兩個(gè)小孩都能提起相同質(zhì)量的一桶水 這是我們常見(jiàn)的情景 兩個(gè)小孩的合力作用效果與那個(gè)成年人相同嗎 提示 力作用效果相同 二 用平行四邊形定則求合力1 實(shí)驗(yàn)探究 1 實(shí)驗(yàn)依據(jù) 兩個(gè)力共同作用使橡皮筋的伸長(zhǎng)與一個(gè)力作用使橡皮筋發(fā)生的形變 時(shí) 這一個(gè)力就是那兩個(gè)力的合力 2 實(shí)驗(yàn)操作 讓兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成任意夾角來(lái)拉 把橡皮筋一端拉到某一位置o 再用一個(gè)測(cè)力計(jì)也把橡皮筋一端拉到 相同 同一位置 3 數(shù)據(jù)處理 得到一組數(shù)據(jù)后 以那兩個(gè)力f1 f2為鄰邊作 求出對(duì)角線f 與用一個(gè)測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力f 比較 發(fā)現(xiàn)f與f 的大小和方向相差不多 如圖所示 平行四邊形 2 平行四邊形定則求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力的合力 可以用表示這兩個(gè)力的線段為 作平行四邊形 這兩個(gè)鄰邊之間的 就表示合力的大小和方向 這就是力的平行四邊形定則 鄰邊 對(duì)角線 想一想2 合力一定大于任一分力 分力一定小于合力 的說(shuō)法對(duì)嗎 提示 不對(duì) 合力與分力滿足的是平行四邊形定則 平行四邊形的邊長(zhǎng)不一定小于對(duì)角線長(zhǎng)度 三 矢量和標(biāo)量1 定義 矢量是既有大小又有 并且按平行四邊形定則進(jìn)行合成的物理量 只有大小 沒(méi)有方向的物理量叫標(biāo)量 2 計(jì)算 矢量的運(yùn)算法則是 標(biāo)量的運(yùn)算法則是代數(shù)法 方向 平行四邊形定則 要點(diǎn)一對(duì)合力與分力的理解 學(xué)案導(dǎo)引1 兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的代數(shù)和嗎 2 兩個(gè)力的合力一定大于分力嗎 3 兩個(gè)大小不變的力的合力隨夾角 的增大如何變化 1 合力與分力的關(guān)系 1 等效性 合力的作用效果與分力的共同作用效果相同 它們?cè)谛Ч峡梢韵嗷ヌ娲?2 同體性 各個(gè)分力是作用在同一物體上的 分力與合力指同一物體 作用在不同物體上的力不能求合力 3 瞬時(shí)性 各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 某個(gè)分力變化了 合力也同時(shí)發(fā)生變化 2 合力與分力的大小關(guān)系由平行四邊形定則可知 f1 f2的夾角變化時(shí) f的大小和方向也發(fā)生變化 1 兩分力同向時(shí) 合力最大 fmax f1 f2 2 兩力反向時(shí) 合力最小 fmin f1 f2 其方向與較大的一個(gè)分力相同 3 合力的取值范圍 f1 f2 f f1 f2 4 夾角 越大 合力越小 5 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 關(guān)于合力與分力 下列說(shuō)法正確的是 a 合力與分力是物體同時(shí)受到的力b 合力比分力大c 合力是各分力共同作用時(shí)產(chǎn)生效果的等效替代d 兩物體間的一對(duì)作用力和反作用力的合力為零 思路點(diǎn)撥 解答此題時(shí)應(yīng)注意以下關(guān)鍵點(diǎn) 1 理解合力與分力概念時(shí)抓住 等效 替代 四個(gè)字 2 理解合力概念 合力不等于 力之和 力的合成遵循平行四邊形定則 3 有相互作用力的受力物體是相互作用的兩個(gè)物體 精講精析 本題從合力的施力物體 大小關(guān)系 等效性 合成要求四方面分析 答案 c 規(guī)律方法 1 在力的合成中分力是實(shí)際存在的 每一個(gè)分力都有對(duì)應(yīng)的施力物體 而合力沒(méi)有與之對(duì)應(yīng)的施力物體 2 合力為各分力的矢量和 合力可以大于 等于 小于兩個(gè)分力中的任何一個(gè) 變式訓(xùn)練1 關(guān)于合力與其兩個(gè)分力的關(guān)系 正確的是 a 合力的大小一定大于小的分力 小于大的分力b 合力的大小隨分力夾角的增大而增大c 合力的大小一定大于任意一個(gè)分力d 合力的大小可能大于大的分力 也可能小于小的分力 解析 選d 在分力大小不變的情況下 合力f隨 角的增大而減小 隨 角的減小而增大 范圍是 f1 f2 f f1 f2 所以 f可以大于任一分力 也可以小于任一分力或等于某一分力 要點(diǎn)二探究合力與分力關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 學(xué)案導(dǎo)引1 探究合力與分力關(guān)系實(shí)驗(yàn)的原理是什么 2 實(shí)驗(yàn)是如何比較合力與分力關(guān)系的 結(jié)論是什么 1 同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測(cè)力計(jì)需先選取再用 將兩只彈簧測(cè)力計(jì)鉤好水平對(duì)拉 若兩只彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)一樣即可使用 檢查兩彈簧測(cè)力計(jì)水平放置時(shí) 指針是否指零刻度線 拉動(dòng)時(shí) 彈簧及指針是否跟外殼相摩擦 這些可以減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差 2 施加拉力時(shí)要沿彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向 且要注意橡皮條 彈簧測(cè)力計(jì)和細(xì)繩均不可與木板相接觸 而且還要與木板保持平行 3 使用彈簧測(cè)力計(jì)提供拉力時(shí) 拉力適當(dāng)?shù)卮笠恍?可減小相對(duì)誤差 但必須兼顧合力不要過(guò)大 以免用一彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí)超出量程 4 應(yīng)使細(xì)繩適當(dāng)長(zhǎng)一些 這樣可使彈簧測(cè)力計(jì)拉至木板邊緣之外 另外在記錄細(xì)繩方向時(shí)誤差也小 記錄細(xì)繩方向時(shí) 視線要與板面垂直 沿細(xì)線方向描出的兩點(diǎn) 間距適當(dāng)大些 撤去細(xì)線后再用直尺連線 不可事先在紙上畫(huà)好結(jié)點(diǎn)位置和兩個(gè)分力的方向 5 用兩彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條時(shí) 兩細(xì)繩的夾角不宜太大 6 畫(huà)力的圖示時(shí) 應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫(huà)得大些 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 并且f1 f2和f 必須按同一標(biāo)度畫(huà)出 在做 互成角度的兩個(gè)力的合成 實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮條的一端固定在木板上 用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的o點(diǎn) 以下說(shuō)法中正確的是 a 同一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中 o點(diǎn)位置允許變動(dòng)b 實(shí)驗(yàn)中 彈簧秤必須與木板平行 讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度線 c 實(shí)驗(yàn)中 先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向 把橡皮條另一端拉到o點(diǎn)d 實(shí)驗(yàn)中 把橡皮條另一端拉到o點(diǎn)時(shí) 兩彈簧秤之間的夾角應(yīng)取90 以便于算出合力大小 精講精析 從橡皮條固定點(diǎn)到o點(diǎn)的連線 是合力的作用線方向 如果o點(diǎn)變動(dòng) 那么合力的大小 方向都要變化 就不能驗(yàn)證力的平行四邊形定則 故a選項(xiàng)錯(cuò) c選項(xiàng)中 因一個(gè)彈簧秤已拉到最大量程 再通過(guò)調(diào)節(jié)另一個(gè)彈簧秤拉橡皮條到o點(diǎn)時(shí) 每一個(gè)彈簧秤都可能超過(guò)最大量程 造成損壞 或讀數(shù)不準(zhǔn) 故c選項(xiàng)錯(cuò) 互成角度的兩個(gè) 力的合成 是利用平行四邊形定則進(jìn)行合成 兩個(gè)分力成任意角度都適用 不必成90 角 故d選項(xiàng)錯(cuò) b選項(xiàng)中符合實(shí)驗(yàn)要求 故b正確 答案 b 方法總結(jié) 1 為了使兩個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果與一個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果相同 同一實(shí)驗(yàn)的兩次拉動(dòng)過(guò)程中 結(jié)點(diǎn)o必須重合 2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中兩個(gè)拉力的合力是用平行四邊形定則求出的 不是計(jì)算出的 故沒(méi)必要使兩彈簧秤之間的夾角取特殊角 變式訓(xùn)練2 2012 龍巖高一檢測(cè) 將橡皮筋的一端固定在a點(diǎn) 另一端拴上兩根細(xì)繩 每根細(xì)繩分別連接著一個(gè)量程為6n 最小刻度為0 1n的彈簧測(cè)力計(jì) 沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測(cè)力計(jì) 當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到o點(diǎn)時(shí) 兩根細(xì)繩相互垂直 如圖甲所示 這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出 1 由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力大小分別為 n和 n 只需讀到0 1n 2 在圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫(huà)出這兩個(gè)力及它們的合力 解析 1 讀彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)時(shí) 應(yīng)注意首先找零刻度 尤其是豎直放置的那個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)是倒置的 它的讀數(shù)是2 5n而不是3 5n 水平放置的彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)是4 0n 2 選取標(biāo)度 作出力的圖示及求得的合力如圖所示 答案 1 4 02 5 2 見(jiàn)解析圖 要點(diǎn)三合力的求解方法 學(xué)案導(dǎo)引1 用作圖法求合力時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題 2 兩個(gè)力的大小相等 夾角為60 或120 怎樣求合力的大小 1 圖解法用圖解法求作用在同一點(diǎn)的兩個(gè)互成角度的力的合力時(shí) 程序一般是 選標(biāo)度 用一個(gè)點(diǎn)表示物體 分別作出f1 f2的圖示 如圖所示 作輔助線 構(gòu)成平行四邊形 作出兩分力所夾的平行四邊形的對(duì)角線 即合力f 用刻度尺量出該對(duì)角線的長(zhǎng)度 計(jì)算合力的大小 量出合力f與f1的夾角 表示合力的方向 物體受到兩個(gè)力f1和f2的作用 f1 30n 方向水平向左 f2 40n 方向豎直向下 1 求這兩個(gè)力的合力f 2 兩個(gè)力的合力能簡(jiǎn)單理解為兩力的數(shù)值之和嗎 思路點(diǎn)撥 根據(jù)兩分力的方向畫(huà)出兩分力的示意圖 利用圖解法或計(jì)算法求解 精講精析 法一 作圖法選取單位長(zhǎng)度為10n的線段為標(biāo)度 則分別取3個(gè)單位長(zhǎng)度 4個(gè)單位長(zhǎng)度自o點(diǎn)引兩條有向線段of1和of2 以of1和of2為兩個(gè)鄰邊 作平行四邊形如圖所示 則對(duì)角線of就是所要求的合力f 量出對(duì)角線的長(zhǎng)度為5個(gè)單位長(zhǎng)度 則合力的大小f 5 10n 50n 用量角器量出合力f與分力f1的夾角 為53 2 因?yàn)榱κ鞘噶?既有大小 又有方向 所以力的合成不能理解為簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算 答案 1 50n左下方與水平成53 角 2 見(jiàn)精講精析 規(guī)律方法 1 在同一個(gè)圖上的各個(gè)力 必須采用同一標(biāo)度 并且所選力的標(biāo)度的比例要適當(dāng) 2 作圖法和計(jì)算法是矢量運(yùn)算的通用法則 適用于任何矢量的運(yùn)算 互動(dòng)探究若例題中兩力的大小f1 f2 f 兩力的夾角為 1 試用計(jì)算法求兩力的合力的大小和方向 2 若f 30n 據(jù) 1 討論合力大小的范圍 求合力的實(shí)際應(yīng)用 經(jīng)典案例 10分 2012 上海高一檢測(cè) 楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 如圖所示 挺撥高聳的208米 主塔似一把利劍直刺穹蒼 塔的兩側(cè)32對(duì)鋼索連接主梁 呈扇面展開(kāi) 如巨型琴弦 正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲 假設(shè)斜拉橋中某對(duì)鋼索與豎直方向的夾角都是30 每根鋼索中的拉力都是3 104n 那么該對(duì)鋼索對(duì)塔柱形成的合力有多大 方向如何 解題樣板 法一 作圖法如圖甲所示 自o點(diǎn)引兩根有向線段oa和ob 它們跟豎直方向的夾角都是30 3分 取單位長(zhǎng)度為1 104n 則oa和ob的長(zhǎng)度都是3個(gè)單位長(zhǎng)度 3分 量得對(duì)角線oc長(zhǎng)為5 2個(gè)單位長(zhǎng)度 所以合力