2023-2024學(xué)年粵教版必修第一冊(cè) 第三章　第四節(jié)　力的合成 課件（51張）

第四節(jié)力的合成核心素養(yǎng)目標(biāo)物理觀念(1)知道合力和分力的概念。(2)知道平行四邊形定則的內(nèi)容。科學(xué)思維(1)能利用平行四邊形定則解決力的合成運(yùn)算問題。(2)會(huì)用作圖法和直角三角形知識(shí)求共點(diǎn)力的合力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)力的合成方法在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。CONTENTS目錄新知預(yù)覽·抓必備素養(yǎng)浸潤(rùn)·提能力知能演練·重落實(shí)課時(shí)跟蹤檢測(cè)新知預(yù)覽·抓必備高效學(xué)習(xí)夯基固本1知識(shí)點(diǎn)一合力與分力如果一個(gè)力產(chǎn)生的____與另外幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果____，那么這個(gè)力與另外幾個(gè)力等效，可以相互替代，這個(gè)力就稱為另外幾個(gè)力的____，另外幾個(gè)力稱為這個(gè)力的____。效果相同合力分力知識(shí)點(diǎn)二力的合成方法1．力的合成：求幾個(gè)力的____的過程叫作力的合成。力的合成是一種等效替代的方法。2．平行四邊形定則如果以表示兩個(gè)分力的線段為鄰邊作__________，這兩個(gè)鄰邊之間的______就表示合力的大小和方向，如圖所示。這就是求合力的平行四邊形定則。平行四邊形定則可應(yīng)用于合力的計(jì)算，其他矢量的合成同樣也遵循平行四邊形定則。合力平行四邊形對(duì)角線3．多個(gè)力的合成方法先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力。兩個(gè)小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止(圖甲)；一個(gè)大人單獨(dú)向上用力F也能提著這桶水，讓水桶保持靜止(圖乙)。(1)F是F1、F2的合力，F(xiàn)1、F2是F的兩個(gè)分力。

()(2)合力一定與分力共同作用產(chǎn)生的效果相同。

()(3)兩分力F1、F2一定是同一個(gè)物體受到的力。

()(4)大人對(duì)水桶施加的力大于兩個(gè)小孩對(duì)水桶施加作用力的合力。()√√√√素養(yǎng)浸潤(rùn)·提能力互動(dòng)探究重難突破2要點(diǎn)一合力與分力的關(guān)系滑滑梯是現(xiàn)在小朋友非常喜歡的一項(xiàng)運(yùn)動(dòng)(如圖甲所示)，有人分析小朋友沿滑梯下滑時(shí)受到重力G、使小朋友沿斜面下滑的力F1、使小朋友壓緊滑梯的力F2(如圖乙所示)，這個(gè)人的分析對(duì)嗎？提示：不對(duì)。合力和分力只是作用效果相同，并不是同時(shí)作用在物體上。1．合力與分力的三個(gè)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1】下列關(guān)于合力和分力的說法中，正確的是(

)A．合力總比任何一個(gè)分力都大B．兩個(gè)力的合力至少比其中的一個(gè)分力大C．合力的方向只與兩分力的夾角有關(guān)D．合力的大小介于兩個(gè)分力之差的絕對(duì)值與兩個(gè)分力之和之間解析

根據(jù)平行四邊形定則知，合力可能比分力大，可能比分力小，還可能與分力相等，A、B錯(cuò)誤；根據(jù)平行四邊形定則知，合力的方向取決于兩分力的大小和方向，C錯(cuò)誤；合力的大小取值范圍為|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即合力的大小介于兩個(gè)分力之差的絕對(duì)值與兩個(gè)分力之和之間，D正確。D1．(多選)兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2大小不同，它們的合力大小為F，則(

)A．F1、F2同時(shí)增大一倍，F(xiàn)也增大一倍B．F1、F2同時(shí)增加10N，F(xiàn)也增加10NC．F1增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)一定不變D．若F1、F2中的某一個(gè)增大，F(xiàn)不一定增大解析：根據(jù)平行四邊形定則，F(xiàn)1、F2同時(shí)增大一倍，F(xiàn)也增大一倍，選項(xiàng)A正確；若F1、F2方向相反，

F1、F2同時(shí)增加10N，F(xiàn)不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若F1、F2方向相反，F(xiàn)1增加10N，F(xiàn)2減少10N，F(xiàn)變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若F1、F2方向相反且F1、F2中的一個(gè)增大，F(xiàn)不一定增大，選項(xiàng)D正確。AD

2．如圖為兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F隨兩個(gè)分力的夾角θ變化的圖像，則這兩個(gè)分力的大小分別為(

)A．1N和4N

B．2N和3NC．1N和5ND．2N和4N解析：兩個(gè)分力的大小之和為最大值，兩個(gè)分力的大小之差的絕對(duì)值為最小值，即F1＋F2＝5N、|F2－F1|＝1N，解得F1＝3N、F2＝2N或F1＝2N、F2＝3N，故選項(xiàng)B正確。B

要點(diǎn)二合力的計(jì)算1．作圖法根據(jù)平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形，然后用測(cè)量工具測(cè)量出合力的大小、方向，具體思路如下：2．計(jì)算法(1)兩分力共線時(shí)①若F1、F2兩力同向，則合力F＝F1＋F2，方向與兩力同向。②若F1、F2兩力反向，則合力F＝|F1－F2|，方向與兩力中較大者同向。(2)兩分力不共線時(shí)：根據(jù)平行四邊形定則結(jié)合解三角形的知識(shí)求合力。以下為求合力的三種特殊情況：3．三個(gè)力的合力大小范圍(1)最大值：三個(gè)力的方向相同時(shí)，合力最大，F(xiàn)m＝F1＋F2＋F3。(2)最小值①若|F1－F2|≤F3≤F1＋F2，則合力的最小值可能為零。②若F3不在|F1－F2|～(F1＋F2)范圍內(nèi)，則合力的最小值不可能為零，其最小值等于三個(gè)力中最大的力減去另外兩個(gè)力的大小之和。【典例2】

上海市的楊浦大橋是我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋，如圖甲所示。挺拔高聳的208m主塔似一把利劍直刺蒼穹，塔的兩側(cè)32對(duì)鋼索連接主梁，呈扇面展開，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°，如圖乙所示，每根鋼索中的拉力都是3×104N，那么它們對(duì)塔柱形成的合力有多大？方向如何？解析把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個(gè)分力，以它們?yōu)猷忂叜嫵鲆粋€(gè)平行四邊形，其對(duì)角線就表示它們的合力。由對(duì)稱性可知，合力方向一定沿塔柱豎直向下。下面用兩種方法計(jì)算這個(gè)合力的大小。方法一：作圖法(如圖1所示)自O(shè)點(diǎn)引兩根有向線段OA和OB，它們跟豎直方向的夾角都為30°。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。量得對(duì)角線OC長(zhǎng)為5．2個(gè)單位長(zhǎng)度，所以合力的大小為F＝5．2×1×104N＝5．2×104N。|規(guī)律方法|作圖法與計(jì)算法的比較(1)作圖法簡(jiǎn)單、直觀，但不夠精確。(2)應(yīng)用作圖法時(shí)，各力必須選定同一標(biāo)度，并且合力、分力比例適當(dāng)，分清虛線和實(shí)線。(3)應(yīng)用計(jì)算法時(shí)，要畫出力合成的平行四邊形。(4)兩力夾角為特殊角(如120°、90°等)時(shí)，應(yīng)用計(jì)算法求合力更簡(jiǎn)單。

1．一物體受到大小分別為F1、F2、F3的三個(gè)共點(diǎn)力的作用，力的矢量關(guān)系如圖所示，則它們的合力大小是(

)A．0

B．2F1C．2(F2＋F3)

D．F1＋F2＋F3解析：根據(jù)三角形定則，F(xiàn)2與F3的合力為從F2的起點(diǎn)到F3的終點(diǎn)的有向線段，與F1大小相等、方向相反，所以三個(gè)共點(diǎn)力的合力為0，故A正確。

A

3．(多選)物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)力作用，下列幾組力中，它們的合力可能為0的是(

)A．5N、7N、8N B．2N、3N、5NC．1N、5N、10N D．1N、10N、10N解析：三個(gè)力合力為0時(shí)，則任意兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等，方向相反，由此可知，任意一個(gè)力在另外兩個(gè)力的合力范圍之內(nèi)。5N和7N的合力范圍為2～12N,8N在合力范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力可能為0；2N和3N的合力范圍為1～5N,5N在合力范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力可能為0；1N和5N的合力范圍為4～6N，10N不在合力范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力不可能為0；1N和10N的合力范圍為9～11N,10N在合力的范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力可能為0。故A、B、D正確。ABD

|要點(diǎn)回眸|知能演練·重落實(shí)內(nèi)化知識(shí)鞏固技能31．(多選)關(guān)于兩個(gè)力F1、F2及它們的合力F，下列說法正確的是(

)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、F2一定是同一個(gè)物體所受的力D．F1、F2與F是物體同時(shí)受到的三個(gè)力解析：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)力的等效替換，原來幾個(gè)力可以是不同性質(zhì)的力，但受力分析時(shí)，分力與合力不能同時(shí)存在，故B、D錯(cuò)誤，A、C正確。AC

2．某同學(xué)在單杠上做引體向上，在圖中的四個(gè)選項(xiàng)中雙臂用力最小的是(

)解析：雙臂拉力的合力一定(等于同學(xué)自身的重力)時(shí)，雙臂的夾角越大，所需拉力越大，所以雙臂平行時(shí)，雙臂的拉力最小，各等于重力的一半，故B正確。B

3．如圖所示，有兩個(gè)共點(diǎn)力，一個(gè)是F1＝40N，一個(gè)是F2，它們的合力是F＝100N，則F2的大小可能是(

)A．20N

B．40NC．80N D．160N解析：兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小的取值范圍是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。根據(jù)以上關(guān)系，可以求得F2大小的取值范圍是60N≤F2≤140N，故選項(xiàng)C正確。C

4．一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)力F1、F2、F3的作用，三力的矢量關(guān)系如圖所示(小方格邊長(zhǎng)相等)，則下列說法正確的是(

)A．三力的合力有最大值為F1＋F2＋F3，方向不確定B．三力的合力有唯一值3F3，方向與F3同向C．三力的合力有唯一值2F3，方向與F3同向D．由題給條件無法求出合力大小解析：以F1和F2為鄰邊作平行四邊形，對(duì)角線沿F3方向，其大小F12＝2F3，再與F3求合力，故三力的合力大小F＝3F3，方向與F3同向，所以B正確。B

5．如圖所示，兩個(gè)人共同用力將一個(gè)牌匾拉上墻頭。其中一人用了450N的拉力，另一個(gè)人用了600N的拉力，如果這兩個(gè)人所用拉力的夾角是90°，求他們的合力。解析：方法一作圖法如圖所示，用圖中的線段表示150N的力，用一個(gè)點(diǎn)O代表牌匾，依題意作出力的平行四邊形。用刻度尺量出平行四邊形的對(duì)角線長(zhǎng)為圖示線段的5倍，故合力大小為F＝150×5N＝750N，用量角器量出合力F與F1的夾角θ＝53°。方法二計(jì)算法設(shè)F1＝450N，F(xiàn)2＝600N，合力為F。由于F1與F2間的夾角為90°，根據(jù)勾股定理，得答案：750N，方向與較小拉力的夾角為53°課時(shí)跟蹤檢測(cè)41．關(guān)于合力和分力的關(guān)系，下列說法不正確的是(

)A．合力的作用效果與其分力共同作用效果相同B．合力大小一定等于其分力的代數(shù)和C．合力大小可能小于它的任一分力大小D．合力大小可能等于某一分力大小解析：合力與分力的關(guān)系是等效替代的關(guān)系，等效說的就是相同的作用效果，故A正確；合力的大小等于分力的矢量和，故B錯(cuò)誤；合力的大小可能大于任一分力大小，可能小于任一分力大小，也可能等于某一分力大小，故C、D正確。B

2．關(guān)于共點(diǎn)力的合成，下列說法正確的是(

)A．兩個(gè)分力的合力一定比分力大B．兩個(gè)分力大小一定，夾角越大，合力越小C．兩個(gè)力合成，其中一個(gè)力增大，另外一個(gè)力不變，合力一定增大D．現(xiàn)有三個(gè)力，大小分別為3N、6N、8N，這三個(gè)力的合力最小值為1N3．三個(gè)力，F(xiàn)1＝3N，F(xiàn)2＝7N，F(xiàn)3＝9N，關(guān)于三個(gè)力的合力，下列說法正確的是(

)A．三個(gè)力的合力的最小值為1NB．三個(gè)力的合力的最大值為19NC．三個(gè)力的合力可能為20ND．三個(gè)力的合力不可能為3N解析：由于F1與F2的合力范圍為4N≤F12≤10N，F(xiàn)3＝9N在F1與F2的合力范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力的最小值為0，合力的最大值為19N，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。B

4．下列各圖中三角形的三邊各代表一個(gè)力，以下說法中正確的是(

)A．圖①中三個(gè)力的合力為零B．圖②中三個(gè)力的合力為2F3C．圖③中三個(gè)力的合力為2F1D．圖④中三個(gè)力的合力為2F2解析：根據(jù)三角形定則可知①中F1和F2的合力為F3，故三力合力為2F3；②中F1和F3的合力為F2，故三力合力為2F2；③中F2和F3的合力為F1，故三力合力為2F1；④中F1和F2的合力為－F3，故三力合力為零。故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。C

5．如圖所示，三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2與F3作用在同一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，其中F1與F2共線且反向，F(xiàn)3與F1垂直，F(xiàn)1＝6N、F2＝2N、F3＝3N。則質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小為(

)A．5N

B．11NC．1N D．7N6．如圖所示，兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2的大小一定，夾角θ是變化的，合力為F，在θ角從0逐漸增大到180°的過程中，合力F的大小變化情況為(

)A．從最小逐漸增加到最大

B．從最大逐漸減小到零C．從最大逐漸減小到最小

D．先增大后減小解析：在兩分力大小一定的情況下，合力隨著分力間夾角的增大而減小，夾角為零時(shí)合力最大；夾角為180°時(shí)合力最小，C正確。C

7．如圖所示，一個(gè)“Y”字形彈弓頂部跨度為L(zhǎng)，兩根相同的橡皮條均勻且彈性良好，其自由長(zhǎng)度均為L(zhǎng)，在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長(zhǎng)度不計(jì))做成裹片可將彈丸發(fā)射出去。若橡皮條的彈力滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為k，發(fā)射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長(zhǎng)度為2L(彈性限度內(nèi))，則彈丸被發(fā)射過程中所受的最大彈力為(

)8．射箭時(shí)，若剛釋放的瞬間弓弦的拉力為100N，對(duì)箭產(chǎn)生的作用力為120N，如圖乙