2024-2025學(xué)年新教材高中物理第三章相互作用-力第四節(jié)力的合成和分解學(xué)案新人教版必修1

PAGE6-力的合成和分解學(xué)習(xí)目標(biāo)1、能從力作用的等效性來理解合力和分力的概念，初步體會等效替代的物理思想。2、能通過試驗探究求合力的方法——力的平行四邊形定則，并知道它是矢量運算的普遍規(guī)則。3、會用作圖法和直角三角形的學(xué)問求共點力的合力或分力。4、初步駕馭力的分解時依據(jù)實際效果確定分力方向的方法。5、能應(yīng)用力的合成和分解學(xué)問分析日常生活中的有關(guān)問題，有將物理學(xué)問應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。重點難點1、通過生活實例，體會等效替代的物理思想。（重點）2、通過試驗探究，得出求合力的方法——平行四邊形定則，知道力的分解是力的合成的逆運算。（重點）3、會用作圖法和直角三角形的學(xué)問求共點力的合力。（難點）4、會應(yīng)用平行四邊形定則或三角形定則進(jìn)行矢量運算。（難點）自主探究合力和分力1、合力與分力：假如一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果跟原來幾個力的共同效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力，原來的幾個力叫作分力。2、共點力：假如一個物體受到兩個或更多力的作用，這些力共同作用在物體的同一點上或者雖不作用在同一點上，但它們的延長線交于一點，這樣的一組力叫作共點力。力的合成和分解1、力的合成：求幾個力的合力的過程。2、力的分解：已知一個力求它的分力的過程。力的分解是力的合成逆運算。3、平行四邊形定則：兩個力合成時，以表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。4、三角形定則：把兩個矢量首尾相接，從第一個矢量的始端指向其次個矢量的末端的有向線段就表示合矢量的大小和方向。三角形定則與平行四邊形定則實質(zhì)上是一樣的。5、多力合成的方法：先求出隨意兩個力的合力，再求出這個合力與第三個力的合力，直到把全部的力都合成進(jìn)去，最終得到的結(jié)果就是這些力的合力。矢量和標(biāo)量1、矢量：既有大小，又有方向，相加時遵守平行四邊形定則或三角形定則的物理量。2、標(biāo)量：只有大小，沒有方向，求和時依據(jù)算術(shù)法則相加的物理量。探究思索合力與分力的大小關(guān)系1、兩個共點力的合力范圍當(dāng)兩分力大小肯定時：（1）最大值：兩力同向時合力最大，，方向與兩力同向。（2）最小值：兩力方向相反時，合力最小，，方向與兩力中較大的力同向。（3）合力范圍：兩分力的夾角不確定時，合力大小隨夾角θ的增大而減小，所以合力大小的范圍是：。2、三個共點力的合力范圍（1）最大值：當(dāng)三個力方向相同時，合力F最大，。（2）最小值：①若其中兩個較小的分力之和(F1＋F2)≥F3時，合力的最小值為零，即；②若其中兩個較小的分力之和(F1＋F2)<F3時，合力的最小值。（3）合力的取值范圍：?！镜淅弧?、以下關(guān)于分力和合力的關(guān)系的敘述中，正確的是()A．合力和它的兩個分力同時作用于物體上B．合力的大小等于兩個分力大小的代數(shù)和C．合力可能小于它的任一個分力D．合力的大小可能等于某一個分力的大小解題思路：合力與分力是等效替代關(guān)系，不是同時受力，選項A錯誤；力是矢量，兩個力合成時遵循平行四邊形定則，選項B錯誤；由平行四邊形定則可知，合力可能大于、小于或等于隨意一個分力，選項C、D正確答案：CD力的分解中的定解條件1、已知合力和兩個分力的方向時，有唯一解。甲乙2、已知合力和一個分力的大小和方向時，有唯一解。甲乙3、已知合力F以及一個分力的方向和另一個分力的大小時，若F與的夾角為，有下面幾種可能：①當(dāng)時，有兩解，如圖甲所示；②當(dāng)時，有唯一解，如圖乙所示；③當(dāng)時，無解，如圖丙所示；④當(dāng)時，有唯一解，如圖丁所示。4、一個力在不受條件限制下可分解為多數(shù)組分力將某個力進(jìn)行分解，假如沒有條件約束，從理論上講有多數(shù)組解，因為同一條對角線可以構(gòu)成的平行四邊形有無窮多個(如圖所示)，這樣分解是沒有實際意義的。實際分解時，一個力按力的作用效果可分解為一組確定的分力?！镜淅?、把一個已知力分解，要求其中一個分力F1跟F成30°，而大小未知；另一個分力F2＝eq\f(\r(3),3)F，但方向未知，則F1的大小可能是()A．eq\f(1,2)FB．eq\f(\r(3),2)FC．eq\f(2\r(3),3)FD．eq\r(3)F解題思路：如圖所示，由于eq\f(F,2)<F2＝eq\f(\r(3),3)F<F，所以F1的大小有兩種狀況，依據(jù)F2＝eq\f(\r(3),3)F可知，F(xiàn)2有兩個方向，F(xiàn)21和F22，對于F21利用幾何關(guān)系可以求得F11＝eq\f(\r(3),3)F，對于F22利用幾何關(guān)系得F12＝eq\f(2\r(3),3)F，選項C正確。答案：C依據(jù)實際狀況分解力的方法1、按實際效果分解實例分析地面上物體受斜向上的拉力F，拉力F一方面使物體沿水平地面前進(jìn)，另一方面對上提物體，因此拉力F可分解為水平向前的力和豎直向上的力質(zhì)量為m的物體靜止在斜面上，其重力產(chǎn)生兩個效果：一是使物體具有沿斜面下滑趨勢的分力；二是使物體壓緊斜面的分力，2、正交分解法（1）定義：把力沿著兩個選定的相互垂直的方向分解的方法。（2）坐標(biāo)軸的選?。涸瓌t上，坐標(biāo)軸的選取是隨意的，為使問題簡化，坐標(biāo)軸的選取一般有以下兩個原則。①使盡量多的力處在坐標(biāo)軸上。②盡量使某一軸上各分力的合力為零。（3）正交分解法的適用狀況適用于計算物體受三個或三個以上共點力的合力狀況。（4）正交分解法求合力的步驟①建立坐標(biāo)系：以共點力的作用點為坐標(biāo)原點，直角坐標(biāo)系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標(biāo)軸上。②正交分解各力：將每一個不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如圖所示?！镜淅?、如圖所示，水平地面上的物體重G＝100N，受到與水平方向成37°角的拉力F＝60N，支持力FN＝64N，摩擦力，求物體所受的合力及物體與地面間的動摩擦因數(shù)。解題思路：對四個共點力進(jìn)行正交分解，如圖所示，則x方向的合力：，y方向的合力：，所以合力大小，方向水平向右。動摩擦因數(shù)。答案：32N，方向水平向右0.25隨堂訓(xùn)練1、一個力F分解為兩個力和，下列說法中正確的是（）A.F是物體實際受到的力 B.物體同時受到和F三個力的作用C.和共同作用的效果與F相同 D.和F滿意平行四邊形定則答案：ACD2、如圖所示，三條繩子的一端都系在細(xì)直桿頂端，另一端都固定在水平面上，將桿豎直緊壓在地面上，若三條繩長度不同，下列說法正確的有()A.三條繩中的張力都相等B.桿對地面的壓力等于自身重力

C.繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零D.繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力答案：C3、如圖所示，一個半徑為r、重為G的光滑勻稱球，用長度為r的細(xì)繩掛在豎直光滑的墻壁上，則繩子的拉力和球?qū)Ρ诘膲毫Φ拇笮》謩e是（）A. B. C. D.答案：D4、2024年10月23日,港珠澳跨海大橋正式通車。為保持以往船行習(xí)慣,在航道處建立了單面索(全部鋼索均處在同一豎直面內(nèi))斜拉橋,其索塔與鋼索如圖所示。下列說法正確的是()A.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力B.為了減小鋼索承受的拉力,可以適當(dāng)降低索塔的高度C.索塔兩側(cè)鋼索對稱