第04講 力的合成和分解（第1課時(shí)）（同步課件）2024-2025學(xué)年高一物理同步課堂（人教版2019必修第一冊）

第三章相互作用——力3.4力的合成和分解人教版(2019)必修第一冊(第1課時(shí))Directory目錄力的合成01新課引入0302合力和分力探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律04課堂練習(xí)05conclusion新課引入01認(rèn)識共點(diǎn)力

幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者他們的作用線交于一點(diǎn)，我們把這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。思考與討論一個(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？conclusion合力和分力02思考與討論

觀察下面的情景圖片，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考：兩位小孩對水桶施加的兩個(gè)力與一個(gè)大人對水桶施加的一個(gè)力，就“提起水桶”這一作用效果而言，相同嗎？他們可以相互代替嗎？效果相同等效替換分力合力

一、合力和分力1.合力：假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。2.分力：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)力的分力。二、合力和分力的關(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，它們在效果上可以相互替代?！暗刃娲?.同體性：各個(gè)分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，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)對應(yīng)關(guān)系，某個(gè)分力變化了，合力也同時(shí)發(fā)生變化。conclusion力的合成03一、力的合成和分解定義效果相同等效替換分力合力

力的合成力的分解1.力的合成：我們把求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的合成。2.力的分解：我們把求一個(gè)力的分力的過程叫做力的分解。二、同一直線上兩個(gè)力的合成法則1.兩個(gè)力同向合成：F1=4NF2=3N2.兩個(gè)力反向合成：F1=4NF2=3N二、同一直線上兩個(gè)力的合成法則同一直線上的兩個(gè)力的合成法則：反向相減直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則同向相加思考與實(shí)驗(yàn)(1)如果兩個(gè)力不在同一直線上，求兩個(gè)力的合力是否還遵循直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則？

(2)動手小實(shí)驗(yàn)：利用兩只彈簧測力計(jì)、一個(gè)重物。如圖做實(shí)驗(yàn)，比較F和F1+F2的關(guān)系，你有何發(fā)現(xiàn)？FF1F2conclusion探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律04一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)器材及方案：

方木板一塊、白紙、彈簧測力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉伸至相同長度，即力F′與F1、F2共同作用的效果相同，那么F′為F1、F2的合力。(2)用彈簧測力計(jì)分別測出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。(3)比較F′與F，若它們的長度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明互成角度的兩個(gè)力合成遵從平行四邊形定則。2.實(shí)驗(yàn)原理：一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。(3)用兩只彈簧測力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向。3.實(shí)驗(yàn)步驟：一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(4)只用一只彈簧測力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向。(5)改變兩個(gè)力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。3.實(shí)驗(yàn)步驟：一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律4.數(shù)據(jù)處理：102345N102345N102345N記錄效果記錄方向一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對角線，此對角線即為合力F的圖示。(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測力計(jì)的拉力F′的圖示。(3)比較F′和根據(jù)平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。4.數(shù)據(jù)處理：一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律5.實(shí)驗(yàn)演示：一、探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

當(dāng)兩個(gè)互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)，如果以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做平行四邊形定則。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：二、典例解析【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。15NF1F2F53°解析：作圖法求合力大?。篎=15×5N=75N方向：與F1成53°斜向右上方二、典例解析【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。解析：計(jì)算法求合力F1F2F合由直角三角形可得：方向：斜向右上方與F1成思考與討論(1)F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化?合力什么時(shí)候最大,什么時(shí)候最小?合力的范圍如何?①F1和F2大小不變時(shí)，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減小；②θ＝00時(shí)，F(xiàn)合＝F1＋F2

，與兩個(gè)力的方向相同，此時(shí)合力最大；③θ＝180°時(shí)，F(xiàn)合＝｜F1－F2｜，與較大的力方向相同，此時(shí)合力最小。思考與討論(2)合力的大小可以小于分力的大小嗎？合力的大小可以等于分力的大小嗎？根據(jù)平行四邊形定則請加以說明。①合力可能大于、等于、小于任一分力；②兩分力F1、F2大小相等，兩個(gè)分力的夾角為120度，合力等于分力。思考與討論(3)求以下三種情況的最大值和最小值

①大小為1N、2N、3N三力的合力最大值和最小值？

②大小為2N、2N、2N三力的合力最大值和最小值？

③大小為2N、2N、5N三力的合力最大值和最小值？最大值：三個(gè)力同向時(shí)，三力合力最大，代數(shù)和相加；最小值：①若一個(gè)力在另外兩個(gè)力和與差之間，則它們的合力最小值為零；

②若一個(gè)力不在另外兩個(gè)力與差之間，則合力的最小值等于三個(gè)力

中最大的力減去另外兩個(gè)力的和conclusion課堂練習(xí)051．三個(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3NB【答案】B【詳解】由于F1與F2的合力F12大小范圍為即4N≤F12≤10N由于F3=9N處于F1與F2的合力范圍內(nèi)，故三個(gè)力的合力的最小值為0，最大值為19N故ACD錯(cuò)誤，B正確。故選B。2．小明同學(xué)學(xué)完力的合成和分解一課之后，對一些知識的認(rèn)識有些模糊，請你幫他選出正確的是（）A．合力總比任何一個(gè)分力都大B．若分力大小不變，分力夾角越大合力就越小C．若分力夾角不變，一個(gè)分力大小不變，另一個(gè)分力增大，則合力一定增大D．若合力不變，分力夾角越大分力就越小B【答案】B【詳解】A．合力可以比任何一個(gè)分力都大，也可以小于或等于任何一個(gè)分力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．若分力大小不變，分力夾角越大合力就越小，選項(xiàng)B正確；C．若分力夾角不變，一個(gè)分力大小不變，另一個(gè)分力增大，則合力可能減小，例如當(dāng)兩個(gè)分力夾角為180°時(shí)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若合力不變，分力夾角越大分力就越大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選B。3．水平面上的物體在水平方向的力F1和F2作用下，沿水平面向右做勻速直線運(yùn)動，如圖所示。已知F1=6N，F(xiàn)2=2NN，下列說法正確的是（）A．撤去F1的瞬間，物體受到的合外力大小變?yōu)?NB．撤去F1的瞬間，物體受到的摩擦力大小變?yōu)?NC．撤去F2的瞬間，物體受到的合外力大小變?yōu)?ND．撤去F2的瞬間，物體受到的摩擦力大小仍為4ND【答案】D【詳解】物體開始在水平方向受三個(gè)力作用而平衡，根據(jù)平衡條件可得物體所受的摩擦力大小為f=F1-F2=6N-2N=4N方向水平向左。AB．撤去F1的瞬間，物體受到的摩擦力大小仍為4N，方向不變，物體受到的合外力大小變?yōu)?N，故AB錯(cuò)誤；CD．撤去F2的瞬間，物體受到的摩擦力大小仍為4N，方向不變，物體受到的合外力大小變?yōu)?N，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。4．“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)情況如圖甲所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)，OB和OC為細(xì)繩。圖乙是在白紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果畫出的圖。（1）圖乙中的F與F’兩力中，方向一定沿AO方向的是

。（2）本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是

。A．理想實(shí)驗(yàn)法B．等效替代法C．控制變量法D．建立物理模型法F’B【答案】

F’B【詳解】（1）[1]由圖乙可知，力F是通過F1、F2的圖示做平行四邊形得到的理論合力，存在一定的誤差，方向不一定沿AO方向；力

F’是通過一個(gè)彈簧測力計(jì)拉橡皮筋得到的，根據(jù)二力平衡可知，方向一定沿AO方向的是

F’。（2）[2]本實(shí)驗(yàn)兩個(gè)力拉力橡皮筋的作用效果與一個(gè)力拉力橡皮筋的作用效果相同，可知本實(shí)驗(yàn)采用的科學(xué)方法是等效替代法。故選B。5．如圖為“探究兩個(gè)互成角度的力的合成規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)情景，三個(gè)細(xì)繩套處于同一豎直平面內(nèi)、共系于一個(gè)結(jié)點(diǎn)，另一端分別系于輕質(zhì)彈簧測力計(jì)A，B和重物M上，A掛于固定點(diǎn)P。手持B拉動細(xì)繩，使結(jié)點(diǎn)靜止于O點(diǎn)。（1）某次實(shí)驗(yàn)中A的指針位置如圖所示，其讀數(shù)為

N。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)要在貼于豎直木板的白紙上，記錄

、A、B和重物三個(gè)繩套的

和A、B的示數(shù)及M的重力。（3）下列實(shí)驗(yàn)要求必要的是

。A．彈簧測力計(jì)需要在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行校零B．要使兩彈簧測力計(jì)的讀數(shù)非常接近C．需要用托盤天平測量重物M的質(zhì)量D．彈簧測力計(jì)B必須保持水平E.彈簧測力計(jì)、細(xì)線都要與木板平行2.70O點(diǎn)位置方向ACE【答案】2.70O點(diǎn)位置方向ACE【詳解】（1）[1]彈簧測力計(jì)的最小刻度為0.1N，則其讀數(shù)為2.7