物理人教版（2023）必修第一冊3.4力的合成和分解（共20張ppt）

第第頁物理人教版（2023）必修第一冊3.4力的合成和分解（共20張ppt）(共20張PPT)

§4力的合成和分解

一、力的合成

二、力的平行四邊形

三、力的分解

四、作用效果分解法

五、正交分解法

一、力的合成

O

.

O

.

1.合力與分力我們常常用一個(gè)力來代替幾個(gè)力。如果這個(gè)力單獨(dú)作用在物體上的效果與原來幾個(gè)力共同作用在物體上的效果完全一樣，那么，這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就是這個(gè)力的分力。

2.力的合成求幾個(gè)已知力的合力叫做力的合成。

F

1

F

2

F

實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)互成一定角度的共點(diǎn)力的合力，可以用這兩個(gè)力的有向線段為鄰邊所畫的平行四邊形的對角線來表示。對角線的長度表示合力的大小，對角線的方向就是合力的方向，如圖所示。這個(gè)結(jié)論叫做力的平行四邊形法則。

F

F

1

2

q

F

二、力的平行四邊形

合力大小為

q

F

F

q=0°

q

F

q

0°<

<90°

F

q

q=90

討論：兩個(gè)分力大小不變，但夾角不同時(shí)的合力

q

F

結(jié)論：

1.當(dāng)q=0時(shí)，，合力最大。

2.當(dāng)q=180時(shí)，，合力最小。

q

F

F

.

（1）當(dāng)時(shí)，，合力方向與相同。

續(xù)表

（2）當(dāng)時(shí)，，合力方向與相同。

（3）當(dāng)時(shí)，，物體處于平衡狀態(tài)。

注意：力的合成就是用一個(gè)力去替代幾個(gè)已知的力，而不改變其作用效果。合力與分力之間的關(guān)系是一種等效替代的關(guān)系，關(guān)鍵是“等效替代”。

求合力的兩種方法：

（1）圖解法從力的作用點(diǎn)沿兩個(gè)分力的作用方向，按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2,并畫成一個(gè)平行四邊形，這個(gè)平行四邊形的對角線的長度按同樣比例表示合力的大小，對角線的方向就是合力的方向。通?？捎昧拷瞧髦苯恿砍鏊c某一個(gè)分力方向的角度。

注意:用圖解法時(shí)，應(yīng)先確定力的標(biāo)度。在同一幅圖上的各個(gè)力都必須采用同一個(gè)標(biāo)度，虛線、實(shí)線要分清。圖解法簡單、直觀，但不夠精確。

（2）計(jì)算法用公式計(jì)算出合力的大小。

注意：用計(jì)算法時(shí)，也要作出平行四邊形的示意圖，只是可以不用取標(biāo)度，各邊的長度也不用太嚴(yán)格，僅以此作為計(jì)算的依據(jù)。

三、力的分解

1、定義：求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解。

F

F

F

F

2

1

F

F

2

1

F

1

F

F

2

如果沒有條件限制，一個(gè)力可以分解成無數(shù)對大小和方向不同的力。

2.力的分解應(yīng)滿足的條件

（2）已知一個(gè)分力的大小和方向，求另一個(gè)分力的大小和方向。

（1）已知兩個(gè)分力的方向，求兩個(gè)分力的大小。

F

F

1

F

2

F

1

F

F

2

F

F

F

1

F

2

q

（1）某人用力F斜向上拉物體，請分析力F產(chǎn)生的效果。

兩個(gè)分力的大小為

四、作用效果分解法

分解一個(gè)力要具體考慮這個(gè)力產(chǎn)生的效果，它在哪些方向上產(chǎn)生了效果，就可以沿著這些方向進(jìn)行分解，這就是作用效果分解法。

q

G

2

F

1

F

q

（2）如圖所示，一個(gè)靜止在斜面上的物體所受的重力為G。分析重力G在平行斜面和垂直斜面方向上的分力。

兩個(gè)分力的大小為

在分析物體受力產(chǎn)生的效果時(shí)，往往需要把一個(gè)力分解成相互垂直的兩個(gè)分力。這種重要的分解方式叫做正交分解。

五、正交分解法

F

F

q

F

1

F

2

例如，某人用力F斜向下推物體，可以把力F沿水平方向和豎直方向進(jìn)行分解。

兩個(gè)分力大小分別為

【例1】有兩個(gè)力作用在一個(gè)物體上，其中一個(gè)力的大小為60N，方向水平向右，另一個(gè)力大小為80N，豎直向上。用作圖法求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。

F

1

F

2

F

O

20N

解：先選擇某一標(biāo)度，例如用10mm長的線段表示20N的力，然后作出力的平行四邊形,如圖所示。

最后量得表示合力F的對角線的長度為50mm，所以合力的大小為100N，用量角器量得合力F與F的夾角為53°。

1

53

【例2】木箱重600N，放在水平地面上，一個(gè)人用大小為200N與水平方向成30°向上的力拉木箱，木箱沿地平面勻速運(yùn)動，求木箱受到的摩擦力和地面所受的壓力。

F

30°

F

G

F

f

F

N

F

1

F

2

解：畫出物體受力圖，如圖所示。

把力F分解為沿水平方向的分力F和沿豎直方向的分力F。

2

1

由于物體在水平方向和豎直方向都處于平衡狀態(tài)，所以

F

G

F

f

F

N

F

1

F

2

q

G

F

N

解：畫物體受力圖。物體受到三個(gè)力的作用，如圖所示。

【例3】如圖所示，一個(gè)重為G的物體靜止在傾角為q的斜面上，求物體受到的靜摩擦力和斜面對物體的支持力。

根據(jù)重力G產(chǎn)生的作用效果，可將重力分解成平行斜面的分力F和垂直斜面的分力F。

1

2

2

F

F

f

1

F

由于物體在平行斜面方向和垂直斜面方向都處于平衡狀態(tài)，所以

F

f

q

G

F

N

1

F

2

F

討論：可以看出，靜摩擦力的大小、支持力的大小都和斜面的傾角有關(guān)。斜面的傾角增大時(shí)，靜摩擦力增大，支持力減小，對斜面的壓力減小。

練習(xí)

1.作用在同一物體上的兩個(gè)力分別為5N和15N，當(dāng)改變兩個(gè)力之間的夾角時(shí)，其合力大小也隨之改變，合力大小變化的范圍是（）。

A.5~20NB.10~20N

C.5~15ND.10~15N

2.兩個(gè)共點(diǎn)力間的夾角是90，力的大小分別為90N和120N，試用作圖法和計(jì)算法求合力的大小和方向。

F

1

F

2

F

O

30N

53

（2）計(jì)算法

解：（1）作圖法

1

如圖所示，量得合力的大小為150N,合力F與F的夾角為53。

F

q

4.把豎直向下180N的力分解成兩