4.1科學(xué)探究力的合成課件高一上學(xué)期物理

第一節(jié)

科學(xué)探究：力的合成

第四章力與平衡目錄學(xué)習(xí)目標(biāo)01情景導(dǎo)入02新課講解03小試牛刀04課堂小結(jié)05學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道共點力的概念。2.會區(qū)分什么是分力，什么是合力。3.知道力的平行四邊形定則的概念及其驗證。4.了解合力的求解方法。每一對鋼索對塔柱的拉力作用在同一點。它們合起來對塔柱的作用效果讓塔柱好像受到一個豎直向下的力一樣。這樣，塔柱便能穩(wěn)固地佇立在橋墩上，不會因鋼索的牽拉而發(fā)生傾斜，甚至倒下。斜拉橋的塔柱兩側(cè)有許多鋼索，呈對稱分布，它們的一端都系在塔柱上，另一端則固定在橋面上情境導(dǎo)入F1F2F兩個人同時拉動推車，也可以一個人拉動推車，從效果上講兩個人的拉力與一個人的拉力是相當(dāng)?shù)?，但兩個人拉力的合力并不是一個真實存在的力等效F1、F2可以看作

F的分力，F(xiàn)可以看作F1、F2的合力合力是一種效果力，合力沒有施力物體新課講解作用于物體上同一點，或者作用在同一個物體上且力的作用線相交于同一點的幾個力叫作共點力。①幾個力同時作用于一點（力的作用點重合）共點力②同時作用在同一物體上的幾個力，雖然作用點不重合，但是這幾個力的作用線的正向或反向延長線能夠相交于同一點③當(dāng)一個物體可以被視為質(zhì)點時，作用在物體上的幾個力就可以認(rèn)為是共點力OO2O1O3F1F2F3說明：共點力中的“點”，可能在物體上，也可能不在物體上，還可能是與物體相關(guān)聯(lián)的某細(xì)繩上的一個結(jié)點NF2GF1撬石塊時，由于撬棍不能被看成質(zhì)點，且受力無法交于一點，故撬棍受到的四個力不是共點力如果力

F的作用效果與力F1和

F2共同作用的效果相同，我們就稱F為F1和

F2的合力，F(xiàn)1和

F2為F的分力。注意：合力與分力的等效替代強調(diào)的是效果相同，而不是物體的重新受力。因此在受力分析時，合力與分力不能同時分析。合力與分力合力與分力的關(guān)系合力與分力等效性同體性瞬時性相互替代關(guān)系受力物體相同瞬時對應(yīng)關(guān)系各個分力作用在同一物體上某個分力變化了，合力同時也發(fā)生變化合力的作用效果與分力的共同作用效果相同求幾個力的合力的過程叫作力的合成。力的合成F1＝50NF2＝20NF1＝50NF2＝20NF合

=70NF合=30N方向與兩個力同向，水平向右F合

=F1+F2=70N方向與較大的力同向，水平向左F合=|F1-F2|=30N

同一直線上力的合成1、實驗?zāi)康奶骄糠至εc合力的關(guān)系，尋找求合力的方法。平臺、白紙、彈簧測力計（至少兩個）

、橡皮條、細(xì)繩、三角板、刻度尺、圖釘2、實驗原理合力的作用效果與幾個分力共同作用的效果相同。3、實驗器材實驗：探究兩個互成角度的力的合成規(guī)律（1）在桌面上固定一個貼有白紙的方木板，用圖釘把橡皮筋的一端固定在板上靠近頂端中點的A點，在橡皮筋的另外一端拴上兩條細(xì)繩，細(xì)繩的另外一端是繩套。A4、實驗步驟O（2）用彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸長，結(jié)點達(dá)到某一位置O。（3）用鉛筆從O點沿著兩繩的方向畫直線，作出兩個力F1和F2的圖示。AO（4）只用一只彈簧秤，通過細(xì)繩把橡皮筋的結(jié)點拉到相同的位置O點，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細(xì)繩的方向，作出這個力F的圖示。研究這三個力的大小及方向的關(guān)系。

一個彈簧時的拉力F′和作圖得到的合力F在誤差范圍內(nèi)重合，說明兩個力合成時，用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，則平行四邊形的對角線所代表的力就是合力的大小和方向。如果用表示兩個共點力F1

和F2

的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來，如圖所示，這叫作力的平行四邊形定則?！F1F2F（1）彈簧測力計使用前沒調(diào)零會造成誤差。（2）實驗中，彈簧測力計的彈簧和外殼之間、指針和外殼之間或彈簧測力計的外殼與紙面之間有摩擦力會造成誤差。（3）橡皮條的結(jié)點沒有拉到同一位置會造成偶然誤差。（4）如果兩個分力的夾角太小或太大，F(xiàn)1、F2的數(shù)值太小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖時會造成偶然誤差。6、誤差分析從力的作用點起，按同一標(biāo)度作出兩個分力

F1

和

F2

的圖示，再以

F1

和

F2

為鄰邊作平行四邊形，畫出過作用點的對角線，量出對角線的長度，計算出合力的大小，量出對角線與某一力的夾角確定合力的方向（如圖所示）。求兩個力共點力的合力的方法作圖法類型作圖合力的大小、方向兩分力互相垂直

F=，tanθ

=合力與其中一個分力垂直

F=，F(xiàn)⊥F2兩分力等大，夾角為θ

F=2F1cos，F(xiàn)與F1的夾角為兩分力等大，夾角為120°

F

=

F1

=

F2，θ

=

60°計算法平行四邊形的一半是三角形，在求合力的時候，也可以把表示原來兩個力首尾相接，然后再從第一個力的始端向第二個力的末端畫一條有向線段，這個有向線段就可以表示原來兩個力的合力。這種求合力的方法叫作力的三角形定則。如圖所示。力的三角形定則（2）巧用特殊角：比如120°、60°等。（3）巧用分組：同一直線上的力優(yōu)先分為一組，再對其他力合成。（4）巧用對稱性：利用力的對稱性，找出它們之間的夾角關(guān)系，用計算法求解。拓展：多個共點力合成的方法（1）基本方法：先利用平行四邊形定則，求出其中兩個力的合力F，如圖所示，然后再利用平行四邊形定則再求這個合力和第三個力的合力F′，以此類推，從而求出最后的合力。1.作用在同一個物體上的兩個共點力，一個力的大小是5N，另一個力的大小是8N，它們的合力可能是(

)A.2N B.4N C.14N D.20NB小試牛刀答案：B解析：兩力合成時，合力范圍為代入數(shù)據(jù)，故有故B正確，ACD錯誤。2.如圖所示，AB是半圓的直徑，O為圓心，P點是圓上的一點，在P點作用了三個共點力

.若

的大小已知，則這三個力的合力為(

)A. B. C. D.C答案：C解析：以

為鄰邊作平行四邊形，由幾何特征，可知平行四邊形是矩形，則合力

，故

的合力

，所以C正確，故選C.學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入新課講解小試牛刀課堂小結(jié)3.如圖所示，有五個力作用于同一點O，表示這五個力的有向線段恰分別構(gòu)成一個正六邊形的兩條鄰邊和內(nèi)角的連線.已知

，則這五個力的合力大小為(

)A.20N B.30N C.40N D.60ND

答案：D解析：解法一：利用平行四邊形定則，如圖甲所示.最大力為，根據(jù)平行四邊形定則可知，與的合力為與的合力為，這五個力的合力為，已知，根據(jù)幾何關(guān)系可知，所以合力的大小為，故D正確.答案：D解析：利用三角形定則，如圖乙所示.將分別平移到與與的末端之間，的合力等于的合力等于，由幾何關(guān)系可知，故這五個力的合力大小為，故D正確.學(xué)習(xí)目標(biāo)情境導(dǎo)入新課講解小試牛刀課堂小結(jié)4.用如圖裝置“探究力的平行四邊形定則”的實驗時，其中有益于減小實驗誤差的做法是(

)A.兩細(xì)繩必須等長B.彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行C.用兩彈簧秤同時拉細(xì)繩時兩彈簧秤示數(shù)之差應(yīng)盡可能大D.拉橡皮條的兩細(xì)繩要相互垂直B答案：B解析：A.為減小實驗誤差，拉橡皮條的細(xì)繩應(yīng)細(xì)一些且長一些，可不必等長，故A錯誤；B.為了防止出現(xiàn)豎直方向的分力，讀數(shù)的彈簧秤、細(xì)繩、橡皮條都應(yīng)與木板平行，故B正確；C.該實驗應(yīng)用作圖法，用兩彈簧秤同時拉細(xì)繩時兩彈簧秤示數(shù)之差適當(dāng)即可，之差不一定盡可能大，故C錯誤；D.拉橡皮條的兩細(xì)繩要長一些，構(gòu)成一定的角度即可，不必要相互垂直，故D錯誤；故選B。

共點力幾個力如果都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于一點，這幾個力就叫作共點力.

合力與分力假設(shè)一個力單獨作用的效果跟某幾個力共同作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力.假設(shè)幾個力共同作用的效果跟某個力單獨作用的效果相同，這幾個力就叫做那個力的分力.1作用力的延長線交于一點，也屬于共點力相對平行力而言的，要注意非共點力不能合成2等效替換，合力與分力不同時存在課堂小結(jié)①

力的合成（1）平行四邊形定則——矢量運算法