第4節(jié) 力的合成和分解(課件)高一物理（人教版2023必修第一冊(cè)）（第1課時(shí)）(共27張PPT)

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第4節(jié)力的合成和分解

第3章

第1課時(shí)

目錄

CONTENTS

合力與分力

01

探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

02

矢量和標(biāo)量

03

《曹沖稱象》是人人皆知的歷史故事，請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合下面的圖片回憶故事情節(jié)，細(xì)心體會(huì)曹沖是怎樣“稱出”大象的重量的？采用的是什么方法？

等效替代

石頭的質(zhì)量

大象的質(zhì)量

如果一個(gè)物體受兩個(gè)或多個(gè)力作用，這些力都作用在物體上的同一點(diǎn)，或者雖不作用在同一點(diǎn)上，但它們的延長線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。

鉤子受到的力是一組共點(diǎn)力

共點(diǎn)力

新知探究

01

合力與分力

導(dǎo)學(xué)探究

某班師生在植樹節(jié)給樹澆水，如圖所示，老師一人提著一桶水到現(xiàn)場(chǎng)，放下桶，然后小娟、小明共同提起該桶，準(zhǔn)備給樹澆水，老師的拉力為F，小娟、小明作用在桶上的力分別為F1、F2。

(1)F與F1、F2共同作用的效果相同嗎？

答案相同

(2)判斷力F、F1、F2中哪些力是分力，哪些力

是合力。

答案F為F1和F2的合力，F(xiàn)1、F2為F的分力。

１、定義：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。

注意：并不是物體又多受了一個(gè)合力

2、關(guān)系：

合力

分力

等效替代

大小關(guān)系:當(dāng)兩分力F1、F2大小一定時(shí)

(1)兩力同向時(shí)合力最大：

(2)兩力方向相反時(shí)，合力最小：

F合

F1

F2

F合=F1+F2

F1

F2

F合

F合=│F1-F2│

合力與分力間的大小關(guān)系

當(dāng)兩分力F1、F2大小一定時(shí)

(3)兩力夾角為θ時(shí)，如圖，合力隨θ的增大而減小，合力大小的范圍是：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.

特別提醒：

(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，合力可以大于兩個(gè)分力中的任何一個(gè)力，也可以小于兩分力中的任何一個(gè)力，還有可能和分力大小相等。

(1)合力與分力都是客觀存在的力。()

(2)合力F一定與其分力的作用效果相同。()

(3)合力與分力同時(shí)作用于物體上。()

(4)兩分力一定是同一物體受到的力。()

×

√

×

√

1.關(guān)于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.F1、F2一定是同種性質(zhì)的力

C.F1、F2一定是同一物體受到的力

D.F1、F2與F是物體同時(shí)受到的力

AC

答案解析：

合力與分力效果相同

F1、F2實(shí)際存在，F(xiàn)只是一種效果

合力與分力要會(huì)區(qū)分

2.兩個(gè)力F1與F2，其合力為F，則()

A．合力一定大于任一分力

B．合力有可能小于某一分力

C．分力F1增大，而F2不變，且它們的夾角不變

時(shí)，合力F一定增大

D．當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，增大兩分力的夾角，

則合力一定減小

BD

答案解析：

合力與分力效果相同

F1、F2實(shí)際存在，F(xiàn)只是一種效果

合力與分力大小不存在決定關(guān)系

合力與分力要會(huì)區(qū)分

02

探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

1.【實(shí)驗(yàn)原理】

(1)兩個(gè)力F1、F2共同作用，能把橡皮條末端小圓環(huán)拉到某點(diǎn)，一個(gè)力F也可以把橡皮條末端的小圓環(huán)拉到，則F與F1和F2共同作用的____相同，則F等于F1和F2的合力。

(2)選擇適當(dāng)?shù)臉?biāo)度，在白紙上作出F1、F2和F的圖示，觀察三者間的關(guān)系，做出猜想。

(3)進(jìn)行檢驗(yàn)，得出結(jié)論。

同一點(diǎn)

效果

請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，然后小組討論，如何利用桌上器材設(shè)計(jì)探究方案？

2.【實(shí)驗(yàn)器材】方木板、白紙、彈簧秤（兩個(gè)）、橡皮條、細(xì)繩、三角板、圖釘

3.【實(shí)驗(yàn)步驟】

(1)在方木板上用圖釘固定一張白紙，如圖甲所示，用圖釘把橡皮條的一端固定在木板上A點(diǎn)，在橡皮條的另一端掛上輕質(zhì)小圓環(huán)。

(2)用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住小圓環(huán)，互成角度地拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到某位置O，用鉛筆描下小圓環(huán)O的位置和細(xì)繩的，并記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)。

(3)用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，將小圓環(huán)拉到，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的。

方向

同一位置O

方向

(4)如圖乙所示，利用刻度尺和三角板，按適當(dāng)?shù)臉?biāo)度作出用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F1和F2的圖示以及用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的拉力F的圖示，觀察三者間的關(guān)系。做出猜想：F是以F1、F2為鄰邊的平行四邊形的對(duì)角線。以F1、F2為鄰邊畫出，并畫出對(duì)角線F′。

(5)進(jìn)行驗(yàn)證：比較F與F′的大小和方向，若它們?cè)趯?shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)相同，則兩個(gè)互成角度的力的合成遵循平行四邊形定則。

平行四邊形

(6)得出結(jié)論：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)鄰邊之間的就代表合力的大小和方向，如圖所示，表示F1與F2的合力。這就是平行四邊形定則。

鄰邊

對(duì)角線

F

F2

F合

·

F1

O

1、橡皮筋拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同

2、兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度拉時(shí)，夾角不易太大，也不易太小

3、平行木板拉動(dòng)測(cè)力計(jì)，讀數(shù)時(shí)要正視刻度，繩套適當(dāng)長一點(diǎn)

4、三記：記錄O點(diǎn)位置、細(xì)繩的方向、測(cè)力計(jì)的示數(shù)

注意事項(xiàng)

1.某學(xué)生在“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，將橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小分度為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)橡皮條的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直(如圖甲)，這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。

(1)由圖可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力大小為F1＝______N，F(xiàn)2＝______N。

4.00

2.50

(2)在方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力，并求出合力的近似值F＝________N。

4.70

因?yàn)樽x數(shù)2.50N、4.00N均是0.50N的整數(shù)倍，所以選方格紙中一個(gè)小方格的邊長表示0.50N，應(yīng)用平行四邊形定則，即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力，如圖所示。

對(duì)角線長度約為9.4格，即合力約為4.70N。

2.某同學(xué)用如圖甲所示的裝置“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”。將一木板豎直放在鐵架臺(tái)和輕彈簧所在平面后，其部分實(shí)驗(yàn)操作如下，請(qǐng)完成下列相關(guān)內(nèi)容：

(1)如圖甲，在木板上記下懸掛兩個(gè)鉤碼時(shí)彈簧末端的位置O；

(2)卸下鉤碼然后將兩細(xì)繩套系在彈簧下端，用兩只彈簧測(cè)力計(jì)將輕彈簧末端拉到同一位置O，記錄細(xì)繩套AO、BO的________及兩彈簧測(cè)力計(jì)相應(yīng)的讀數(shù)。圖乙中B彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為________N；

方向

11.40

(3)該同學(xué)在坐標(biāo)紙上畫出兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力FA、FB的大小和方向，如圖丙所示，請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出FA、FB的合力F。

丙

(4)通過第(3)問作出的圖可得出什么結(jié)論：________________________。

在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)，兩共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則。

03

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。

2.標(biāo)量:只有大小，沒有，相加時(shí)遵從算術(shù)法則的物理量。

方向

平行四邊形定則

方向

對(duì)矢量和標(biāo)量的理解，下列選項(xiàng)正確的是

A.