3.4力的合成和分解（課件）高中物理一體化資源

知識回顧一、作用力和反作用力當(dāng)一個(gè)物體對另一個(gè)物體施加了力，后一個(gè)物體

對前一個(gè)物體也施加了力。物體間

的這一對力，通常叫作

和

。二、牛頓第三定律兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是

，

，

上。作用力和反作用力的特點(diǎn)：①大小相等，相反，作用在同一直線上（

）②分別作用在兩個(gè)不同的物體上（

）③同時(shí)

、同時(shí)

（同時(shí)）④二者的

總是相同的（同性）三、物體受力的分析初步（1）確定

（構(gòu)建模型）

（2）對這個(gè)物體進(jìn)行

.順序：

→

→其它力一定同時(shí)相互作用作用力反作用力大小相等方向相反作用在同一條直線等大、反向、共線異物產(chǎn)生消失性質(zhì)研究對象受力分析重力接觸力(彈力和摩擦力)3.4力的合成和分解

第三章相互作用——力人教版高中物理必修一自然界的物體不是孤立存在的，它們之間具有多種多樣的相互作用。正是由于這些相互作用，物體在形狀、運(yùn)動狀態(tài)等許多方面會發(fā)生變化。如何來研究這些相互作用呢？在力學(xué)中，物體間的相互作用抽象為一個(gè)概念——力（force）。在研究物體做機(jī)械運(yùn)動時(shí)，最常見的力有重力、彈力和摩擦力，本章研究這幾種常見力的特點(diǎn)和規(guī)律。學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解合力和分力的概念，初步體會等效替代的物理思想。（物理觀念）2.通過實(shí)驗(yàn)探究，了解求合力的方法——力的平行四邊形定則，知道它是矢量運(yùn)算的普遍規(guī)則。（科學(xué)探究）3.理解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，會用正交分解法求解有關(guān)問題。（物理觀念）4.區(qū)別矢量和標(biāo)量，了解三角形定則與平行四邊形定則的關(guān)系。（物理觀念）導(dǎo)入新課一個(gè)靜止的物體，在某平面上受到5個(gè)力作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代兩個(gè)力的共同作用，而效果不變”，上述問題就迎刃而解了。你覺得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會有怎樣的關(guān)系呢？一、共點(diǎn)力、合力和分力（一）共點(diǎn)力定義：幾個(gè)力如果都作用在物體的

，或者它們的作用線

，這幾個(gè)力叫作共點(diǎn)力。同一點(diǎn)相交于一點(diǎn)下面我們先研究共點(diǎn)力的合成。兩個(gè)共點(diǎn)力一定在同一平面內(nèi)，但多個(gè)共點(diǎn)力不一定在同一平面內(nèi)。一、共點(diǎn)力、合力和分力生活中常常見到這樣的事例：一個(gè)力的單獨(dú)作用與兩個(gè)或者更多力的共同作用，其效果相同。例如，兩個(gè)小孩分別用力F1、F2共同提著一桶水，水桶靜止（圖3.4-1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3.4-1乙）。一、共點(diǎn)力、合力和分力一盞吊燈懸吊在天花板上保持靜止，懸線對吊燈的拉力是F（圖3.4-2甲），若用兩根線共同懸掛吊燈，懸線上端分別固定在天花板的左右兩處，線的拉力是F1和F2，也能產(chǎn)生使吊燈保持靜止的效果（圖3.4-2乙）。一、共點(diǎn)力、合力和分力（二）合力和分力假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果

，這個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的

。假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的

。圖3.4-1中的F是F1和F2的

，圖3.4-2乙中的F1和F2是F的

。相同合力分力合力分力一、共點(diǎn)力、合力和分力2.合力和分力的關(guān)系:合力與分力是

上的一種

關(guān)系。指合力與各分力總的作用效果相同。作用效果等效替代合力的作用效果與幾個(gè)分力的共同作用效果可以相互替代,但合力與分力不是同時(shí)存在的。一、共點(diǎn)力、合力和分力3.合力和分力的三性1.等效性合力的作用效果與各個(gè)分力共同作用的效果相同。2.同體性各個(gè)分力是作用在同一物體上的，分力與合力都是相對于同一個(gè)物體而言的。3.瞬時(shí)性各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系，某個(gè)分力變化了，合力也同時(shí)發(fā)生變化。AC二、力的合成和分解1.力的合成：求幾個(gè)力的合力的過程叫作

。理解：①力的合成的實(shí)質(zhì)是找一個(gè)力去替代作用在物體上的幾個(gè)已知的力，而不改變其作用效果。②只有同一物體受到的力才能合成。③力的合成結(jié)果是唯一的。④在力的合成中，作用在物體上的每一個(gè)力都有對應(yīng)的施力物體，而合力只是一種效果上的替代,實(shí)際上并不存在。力的合成二、力的合成和分解理解：①力的分解結(jié)果不是唯一的。②把一個(gè)力分解成兩個(gè)分力，這個(gè)力和它的兩個(gè)分力僅是一種等效替代關(guān)系，不能認(rèn)為在這兩個(gè)分力的方向上有兩個(gè)施力物體。③一個(gè)力可以分解為兩個(gè)分力，這兩個(gè)分力也可以合成為這一個(gè)力，力的合成和分解互為逆運(yùn)算。2.力的分解：求一個(gè)力的分力的過程叫作

。力的分解二、力的合成和分解二、力的合成和分解二、力的合成和分解根據(jù)

的思想，將橡皮條的一端固定，另一端掛一輕質(zhì)小圓環(huán)，用兩個(gè)力F1、F2，使小圓環(huán)到達(dá)某一點(diǎn)，撤去F1、F2，后再用一個(gè)力F作用于小圓環(huán)，使其到達(dá)

，那么F與F1、F2，的作用效果

；記下F1、F2的大小和方向,畫出各個(gè)力的

,就可以研究F與F1、F2的關(guān)系了。實(shí)驗(yàn)原理：等效替代同一點(diǎn)相同圖示二、力的合成和分解（1）實(shí)驗(yàn)桌上

一塊方木板，然后在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙固定在方木板上。（2）用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的G點(diǎn)，把輕質(zhì)小圓環(huán)掛在橡皮條的另一端，如圖甲所示。（3）用兩個(gè)

分別拉動小圓環(huán)，使橡皮條伸長，小圓環(huán)到達(dá)某一位置O，如圖乙所示。用鉛筆記下O點(diǎn)

和彈簧測力計(jì)拉力的

，并記下兩個(gè)彈簧測力計(jì)的

，即拉力大小。實(shí)驗(yàn)步驟：平放彈簧測力計(jì)位置方向讀數(shù)兩拉力的夾角適當(dāng)大一些。（不宜太大，也不宜太?。６?、力的合成和分解（4）只用

彈簧測力計(jì)單獨(dú)拉住小圓環(huán)，仍使它處于O點(diǎn)，如圖丙所示。記下拉力方向，讀出彈簧測力計(jì)的讀數(shù)。（5）改變兩個(gè)力F1和F2的

，再做幾次實(shí)驗(yàn)。一個(gè)大小和方向二、力的合成和分解

數(shù)據(jù)處理：力的圖示平行四邊形對角線二、力的合成和分解實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

二、力的合成和分解（1）實(shí)驗(yàn)過程中在使用彈簧測力計(jì)時(shí)，要注意使彈簧測力計(jì)與木板平面平行。（2）選用的橡皮條應(yīng)富有彈性，能發(fā)生彈性形變，同一次實(shí)驗(yàn)中，橡皮條拉長后，小圓環(huán)的位置必須保持不變。（3）在滿足合力不超過彈簧測力計(jì)的量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應(yīng)該使拉力盡量大一些，以減小實(shí)驗(yàn)中的誤差。注意事項(xiàng)：二、力的合成和分解

二、力的合成和分解二、力的合成和分解在上述實(shí)驗(yàn)中，如果把圖3.4-3乙和圖3.4-3丙的操作順序?qū)φ{(diào)，即先用拉力F把圓環(huán)拉到O點(diǎn)，再用拉力F1

和F2共同拉圓環(huán)產(chǎn)生相同效果，則F1和F2就是F的

，這就變成了“

”的實(shí)驗(yàn)。由于各個(gè)力的數(shù)據(jù)都沒有改變，因此，力的分解

遵從平行四邊形定則。分力探究力的分解規(guī)律也二、力的合成和分解需要指出的是，如果沒有限制，對于同一條對角線，可以作出

個(gè)不同的平行四邊形（圖3.4-5）。也就是說，同一個(gè)力F可以分解為無數(shù)對大小、方向

的分力。一個(gè)已知力究竟應(yīng)該怎樣分解，要根據(jù)具體問題來確定。無數(shù)不同二、力的合成和分解如果兩個(gè)以上的共點(diǎn)力作用在一個(gè)物體上，

應(yīng)用平行四邊形定則求出它們的合力。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

的合力。也可以這些力二、力的合成和分解二、力的合成和分解ABC三、矢量和標(biāo)量力的合成，可以認(rèn)為是力的

。二力相加時(shí)，不能簡單地把兩個(gè)力的大小相加，而要按

來確定合力的

。相加平行四邊形定則大小和方向1.平行四邊形定則兩個(gè)力合成時(shí)，如果以表示這兩個(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這個(gè)規(guī)律叫作平行四邊形定則。如圖所示，F(xiàn)即表示F1，與F2的合力。鄰邊對角線OF

三、矢量和標(biāo)量應(yīng)用平行四邊形定則時(shí)注意四點(diǎn):①分力、合力的作用點(diǎn)是同一點(diǎn)，切忌弄錯(cuò)了表示合力的對角線。②分力、合力的比例要一致，力的標(biāo)度要適當(dāng)。③虛線、實(shí)線要分清，表示分力和合力的兩條鄰邊和對角線畫實(shí)線，并要在這三條線上加上箭頭，平行四邊形的另兩條邊畫虛線。④求合力時(shí)既要求出合力的大小，還要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力與某一分力間的夾角。三、矢量和標(biāo)量2.三角形定則和多邊形定則如圖甲所示,兩力F1、F2合成為F的平行四邊形，可演變?yōu)閳D乙，我們將圖己稱為

合成圖，即將兩分力F1、F2

（有箭頭的叫尾，無箭頭的叫首），則F就是由F1的首端指向F2的尾端的有向線段所表示的力。OF

OF

三角形定則首尾相接甲乙與平行四邊形定則的實(shí)質(zhì)是一樣的，都是矢量的運(yùn)算法則。三、矢量和標(biāo)量我們曾經(jīng)學(xué)過位移。一個(gè)人從A走到B，發(fā)生的位移是

，又從B走到C（圖3.4-7），發(fā)生的位移是

。在整個(gè)運(yùn)動過程中，這個(gè)人的位移是

，AC是

。如果平行地移動矢量BC，使它的始端B與第一次位移的始端A重合，于是我們看到，兩次表示位移的線段構(gòu)成了一個(gè)平行四邊形的一組鄰邊，而表示合位移正是它們所夾的對角線AC（圖3.4-8）。所以說，位移合成時(shí)

遵從平行四邊形定則。ABBCAC合位移也三、矢量和標(biāo)量如果是多個(gè)力合成，則由三角形定則推廣可得到

，如圖丙1所示為三個(gè)力F1、F2、F3的合成圖，F(xiàn)為其合力。若圖丙中F1、F2、F3，正好組成閉合矢量三角形，如圖丙2則F1、F2、F3三個(gè)力的合力為

。多邊形定則

FO丙1O

丙2零三、矢量和標(biāo)量3.矢量和標(biāo)量（1）矢量:

大小

方向，相加時(shí)遵從

的物理量叫作矢量。如