吉林省長白山第一高中物理必修一課件：3.4力的合成.ppt

學(xué)案4 力 的 合 成,學(xué)點(diǎn)1 力的合成,(1)合力與分力 定義：一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力的共同作用產(chǎn)生的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力叫做分力。 兩點(diǎn)詮釋合力與分力的關(guān)系 a.合力與分力是一種等效替代的關(guān)系，即分力與合力雖然不同時(shí)作用在物體上，但可以相互替代，能夠相互替代的條件是分力和合力的作用效果相同，但不能同時(shí)考慮分力的作用與合力的作用。 b.兩個(gè)力的作用效果可以用一個(gè)力替代，進(jìn)一步想，滿足一定條件的多個(gè)力的作用效果也可由一個(gè)力來替代。,(2)力的合成 定義：求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的合成。 說明：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的方法。,探究過程：在長木板上用圖釘固定一張白紙，在白紙上用圖釘固定一個(gè)橡皮筋； 在橡皮筋的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套，用兩個(gè)彈簧測力計(jì)互成角度地拉橡皮筋，記下結(jié)點(diǎn)的位置O，彈簧測力計(jì)的示數(shù)和細(xì)繩套的方向，即兩分力F1、F2的大小和方向； 再用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉細(xì)繩套，拉到結(jié)點(diǎn)位置O，記下此時(shí)的力F的大小和方向；,圖3-4-1,選定標(biāo)度，作出力F1、F2、F的圖示；,以F1、F2為鄰邊作平行四邊形，并作出對角線，如圖3-4-2所示。,圖3-4-2,實(shí)驗(yàn)結(jié)論：F和對角線F在誤差范圍內(nèi)重合，說明兩個(gè)力合成時(shí)，用表示這兩個(gè)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與合力的大小和方向是相同的。,(3)探究力的合成的法則,實(shí)驗(yàn)裝置如圖3-4-1所示。,注意事項(xiàng)：在使用彈簧測力計(jì)拉細(xì)繩套時(shí)，要使測力計(jì)的彈簧與細(xì)繩套在同一直線上，彈簧與木板面平行，避免彈簧與測力計(jì)殼有摩擦； 作力的圖示時(shí)，標(biāo)度要統(tǒng)一。 (4)平行四邊形定則 內(nèi)容：兩個(gè)力合成時(shí)，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)法則叫做平行四邊形定則。 說明：平行四邊形定則是矢量運(yùn)算的基本法則。 應(yīng)用平行四邊形定則求合力的三點(diǎn)注意 a.力的標(biāo)度要適當(dāng)； b.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，并加上箭頭，平行四邊形的另兩條邊畫虛線； c.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。,解法一：如圖3-4-3甲所示，選擇標(biāo)度，作出F1、F2的圖示，利用三角板作出平行四邊形，畫出對角線，用15 N的標(biāo)度去度量F，得出F=75 N。再用量角器 量得F與F1之間的夾角為53。 解法二：根據(jù)平行四邊形定 則，作出如圖3-4-3乙所示的力 的示意圖，利用勾股定理求出合力。 N=75 N, tan=F2/F1=60/451.33, 所以=53。,【例1】兩個(gè)小孩拉一輛車子，一個(gè)小孩用的力是45 N，另一個(gè)小孩用的力 是60 N，這兩個(gè)力的夾角是90，求它們的合力。,合力大小為75 N，方向與45 N的力成53角。,甲 乙,圖3-4-3,求兩分力的合力的方法一般有兩種：圖解法；計(jì)算法，利用這兩種方法各有利弊，圖解法簡單、直觀，但不精確；計(jì)算法雖然精確，但對學(xué)生數(shù)學(xué)水平要求較高。,1.如圖3-4-4所示，為使電線桿穩(wěn)定，在桿上加了兩根拉線CA和CB，若每根拉線的拉力都是330 N，兩根拉線間的夾角為60角.求拉線拉力的合力大小和方向.,520 N 向豎直向下,圖3-4-4,【例2】將橡皮筋的一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5 N、分度值為0.1 N的彈簧測力計(jì)。沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì)。當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖3-4-5甲所示。這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出。 (1)由圖可以讀出兩個(gè)相互垂直的拉力的大小分別為_N和_N。 (只需讀到0.1 N) (2)在圖3-4-5乙的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力。,圖3-4-5,解“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”的實(shí)驗(yàn)問題，要明確實(shí)驗(yàn)的原理和操作中應(yīng)注意的問題，在實(shí)際問題的考查中要注意彈簧測力計(jì)的讀數(shù)(無特殊說明時(shí)要估讀)，作力的平行四邊形時(shí)應(yīng)注意選取統(tǒng)一標(biāo)度。,從圖中可知，豎直方向的彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為2.5 N，水平向右的彈簧測力計(jì)的讀數(shù)為4.0 N。因?yàn)樽x數(shù)2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整數(shù)倍，因此，選方格紙中一個(gè)小方格的邊長表示為0.5 N，應(yīng)用平行四邊形定則，即可畫出兩個(gè)力以及它們的合力，如圖3-4-6所示。,(1)4.0(2.5) 2.5(4.0) (2)如圖3-4-6,圖3-4-6,2.在“驗(yàn)證力的平行四邊形定則”實(shí)驗(yàn)中，需要將橡皮條的一 端固定在水平木板上，另一端系上兩根細(xì)繩，細(xì)繩的另一 端都有細(xì)套(如圖3-4-7所示)。實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測力計(jì) 分別鉤住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認(rèn)為在此 過程中必須注意以下幾項(xiàng)： A.兩根細(xì)繩必須等長 B.橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的角平分線在同 一直線上 C.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 其中正確的是_。(填入相應(yīng)的字母),C,圖3-4-7,學(xué)點(diǎn)2 共點(diǎn)力,(1)共點(diǎn)力：一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多個(gè)力的作用，若它們的作用線交于一點(diǎn)或作用線的延長線交于一點(diǎn)，這一組力就是共點(diǎn)力。 (2)平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力。,(3)多個(gè)力合成的方法 如果有兩個(gè)以上共點(diǎn)力作用在物體上，我們也可以應(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)果就是這些力的合力。 說明：平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力的合成，對非共點(diǎn)力的合成不適用。今后我們所研究的問題，凡是涉及力的運(yùn)算的題目，都是關(guān)于共點(diǎn)力方向的問題。,設(shè)OA、OB并排吊起重物(夾角為0)時(shí)，橡皮條產(chǎn)生的彈力均為F，則它們產(chǎn)生的合力為2F，與G1平衡，所以F=G1/2=10/2 N=5 N。當(dāng)AO、BO夾角為120時(shí)，兩分力的大小即為F=5 N，它們互成120角，合力的大小即為F=5 N。應(yīng)掛5 N的重物即可。,【例3】如圖3-4-8所示，兩根相同的橡皮繩OA、OB，開始時(shí)夾角為0，在O點(diǎn)處打結(jié)吊一重10 N的物體后，結(jié)點(diǎn)O剛好位于圓心，今將A、B分別沿圓周向兩邊移至A、B，使AOA=BOB=60，欲使結(jié)點(diǎn)仍在圓心處，則此時(shí)結(jié)點(diǎn)處應(yīng)掛多重的物體？,5 N,圖3-4-8,3.如圖3-4-9所示，六個(gè)力的合力的大小為_；若去掉1 N的那個(gè)分力，則其余五個(gè)力的合力的大小為_，合力的方向是_。,與1 N的分力的方向相反,圖3-4-9,0,1 N,1.互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力，有關(guān)它們的合力與分力關(guān)系的說法中，正確的是( ) A.合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力 B.合力的大小隨分力夾角的增大而增大 C.合力的大小一定大于任意一個(gè)分力 D.合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力,2.物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三