高中物理 第4章 第1節(jié) 怎樣求合力課件 (1) 滬科版必修1.ppt

第4章怎樣求合力與分力 第4章怎樣求合力與分力 4 1怎樣求合力 目標(biāo)導(dǎo)航1 知道合力與分力的概念 理解合力與分力之間的等效替代關(guān)系 重點 2 掌握力的平行四邊形定則 會用平行四邊形定則求合力 重點 3 知道共點力的概念 4 知道矢量和標(biāo)量 知道矢量合成遵循的法則 一 合力與分力1 共點力幾個力如果都作用在物體的 或者它們的延長線都相交于 這幾個力叫做共點力 同一點 一點 2 合力與分力當(dāng)一個物體受到幾個力共同作用時 如果能用另外一個力代替它們 并且它的作用效果跟原來那幾個力的共同作用 相同 那么這個力就叫做那幾個力的 那幾個力就叫做這個力的 3 合力與分力的關(guān)系 關(guān)系 效果 合力 分力 等效替代 想一想1 圖中一個成年人或兩個小孩都能提起相同質(zhì)量的一桶水 這是我們常見的情景 兩個小孩的合力作用效果與那個成年人相同嗎 提示 力作用效果相同 二 用平行四邊形定則求合力1 實驗探究 1 實驗依據(jù) 兩個力共同作用使橡皮筋的伸長與一個力作用使橡皮筋發(fā)生的形變 時 這一個力就是那兩個力的合力 2 實驗操作 讓兩個測力計互成任意夾角來拉 把橡皮筋一端拉到某一位置o 再用一個測力計也把橡皮筋一端拉到 相同 同一位置 3 數(shù)據(jù)處理 得到一組數(shù)據(jù)后 以那兩個力f1 f2為鄰邊作 求出對角線f 與用一個測力計拉時的拉力f 比較 發(fā)現(xiàn)f與f 的大小和方向相差不多 如圖所示 平行四邊形 2 平行四邊形定則求兩個互成角度的共點力的合力 可以用表示這兩個力的線段為 作平行四邊形 這兩個鄰邊之間的 就表示合力的大小和方向 這就是力的平行四邊形定則 鄰邊 對角線 想一想2 合力一定大于任一分力 分力一定小于合力 的說法對嗎 提示 不對 合力與分力滿足的是平行四邊形定則 平行四邊形的邊長不一定小于對角線長度 三 矢量和標(biāo)量1 定義 矢量是既有大小又有 并且按平行四邊形定則進(jìn)行合成的物理量 只有大小 沒有方向的物理量叫標(biāo)量 2 計算 矢量的運算法則是 標(biāo)量的運算法則是代數(shù)法 方向 平行四邊形定則 要點一對合力與分力的理解 學(xué)案導(dǎo)引1 兩個力的合力等于這兩個力的代數(shù)和嗎 2 兩個力的合力一定大于分力嗎 3 兩個大小不變的力的合力隨夾角 的增大如何變化 1 合力與分力的關(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 2 同體性 各個分力是作用在同一物體上的 分力與合力指同一物體 作用在不同物體上的力不能求合力 3 瞬時性 各個分力與合力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系 某個分力變化了 合力也同時發(fā)生變化 2 合力與分力的大小關(guān)系由平行四邊形定則可知 f1 f2的夾角變化時 f的大小和方向也發(fā)生變化 1 兩分力同向時 合力最大 fmax f1 f2 2 兩力反向時 合力最小 fmin f1 f2 其方向與較大的一個分力相同 3 合力的取值范圍 f1 f2 f f1 f2 4 夾角 越大 合力越小 5 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 關(guān)于合力與分力 下列說法正確的是 a 合力與分力是物體同時受到的力b 合力比分力大c 合力是各分力共同作用時產(chǎn)生效果的等效替代d 兩物體間的一對作用力和反作用力的合力為零 思路點撥 解答此題時應(yīng)注意以下關(guān)鍵點 1 理解合力與分力概念時抓住 等效 替代 四個字 2 理解合力概念 合力不等于 力之和 力的合成遵循平行四邊形定則 3 有相互作用力的受力物體是相互作用的兩個物體 精講精析 本題從合力的施力物體 大小關(guān)系 等效性 合成要求四方面分析 答案 c 規(guī)律方法 1 在力的合成中分力是實際存在的 每一個分力都有對應(yīng)的施力物體 而合力沒有與之對應(yīng)的施力物體 2 合力為各分力的矢量和 合力可以大于 等于 小于兩個分力中的任何一個 變式訓(xùn)練1 關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系 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 解析 選d 在分力大小不變的情況下 合力f隨 角的增大而減小 隨 角的減小而增大 范圍是 f1 f2 f f1 f2 所以 f可以大于任一分力 也可以小于任一分力或等于某一分力 要點二探究合力與分力關(guān)系的實驗 學(xué)案導(dǎo)引1 探究合力與分力關(guān)系實驗的原理是什么 2 實驗是如何比較合力與分力關(guān)系的 結(jié)論是什么 1 同一實驗中的兩只彈簧測力計需先選取再用 將兩只彈簧測力計鉤好水平對拉 若兩只彈簧測力計示數(shù)一樣即可使用 檢查兩彈簧測力計水平放置時 指針是否指零刻度線 拉動時 彈簧及指針是否跟外殼相摩擦 這些可以減小實驗的系統(tǒng)誤差 2 施加拉力時要沿彈簧測力計軸線方向 且要注意橡皮條 彈簧測力計和細(xì)繩均不可與木板相接觸 而且還要與木板保持平行 3 使用彈簧測力計提供拉力時 拉力適當(dāng)?shù)卮笠恍?可減小相對誤差 但必須兼顧合力不要過大 以免用一彈簧測力計拉橡皮條時超出量程 4 應(yīng)使細(xì)繩適當(dāng)長一些 這樣可使彈簧測力計拉至木板邊緣之外 另外在記錄細(xì)繩方向時誤差也小 記錄細(xì)繩方向時 視線要與板面垂直 沿細(xì)線方向描出的兩點 間距適當(dāng)大些 撤去細(xì)線后再用直尺連線 不可事先在紙上畫好結(jié)點位置和兩個分力的方向 5 用兩彈簧測力計拉橡皮條時 兩細(xì)繩的夾角不宜太大 6 畫力的圖示時 應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫得大些 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 并且f1 f2和f 必須按同一標(biāo)度畫出 在做 互成角度的兩個力的合成 實驗時 橡皮條的一端固定在木板上 用兩個彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的o點 以下說法中正確的是 a 同一實驗過程中 o點位置允許變動b 實驗中 彈簧秤必須與木板平行 讀數(shù)時視線要正對彈簧秤刻度線 c 實驗中 先將其中一個彈簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向 把橡皮條另一端拉到o點d 實驗中 把橡皮條另一端拉到o點時 兩彈簧秤之間的夾角應(yīng)取90 以便于算出合力大小 精講精析 從橡皮條固定點到o點的連線 是合力的作用線方向 如果o點變動 那么合力的大小 方向都要變化 就不能驗證力的平行四邊形定則 故a選項錯 c選項中 因一個彈簧秤已拉到最大量程 再通過調(diào)節(jié)另一個彈簧秤拉橡皮條到o點時 每一個彈簧秤都可能超過最大量程 造成損壞 或讀數(shù)不準(zhǔn) 故c選項錯 互成角度的兩個 力的合成 是利用平行四邊形定則進(jìn)行合成 兩個分力成任意角度都適用 不必成90 角 故d選項錯 b選項中符合實驗要求 故b正確 答案 b 方法總結(jié) 1 為了使兩個彈簧秤的拉力的作用效果與一個彈簧秤的拉力的作用效果相同 同一實驗的兩次拉動過程中 結(jié)點o必須重合 2 實驗過程中兩個拉力的合力是用平行四邊形定則求出的 不是計算出的 故沒必要使兩彈簧秤之間的夾角取特殊角 變式訓(xùn)練2 2012 龍巖高一檢測 將橡皮筋的一端固定在a點 另一端拴上兩根細(xì)繩 每根細(xì)繩分別連接著一個量程為6n 最小刻度為0 1n的彈簧測力計 沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計 當(dāng)橡皮筋的活動端拉到o點時 兩根細(xì)繩相互垂直 如圖甲所示 這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出 1 由圖甲可讀得兩個相互垂直的拉力大小分別為 n和 n 只需讀到0 1n 2 在圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力 解析 1 讀彈簧測力計示數(shù)時 應(yīng)注意首先找零刻度 尤其是豎直放置的那個彈簧測力計是倒置的 它的讀數(shù)是2 5n而不是3 5n 水平放置的彈簧測力計讀數(shù)是4 0n 2 選取標(biāo)度 作出力的圖示及求得的合力如圖所示 答案 1 4 02 5 2 見解析圖 要點三合力的求解方法 學(xué)案導(dǎo)引1 用作圖法求合力時應(yīng)注意什么問題 2 兩個力的大小相等 夾角為60 或120 怎樣求合力的大小 1 圖解法用圖解法求作用在同一點的兩個互成角度的力的合力時 程序一般是 選標(biāo)度 用一個點表示物體 分別作出f1 f2的圖示 如圖所示 作輔助線 構(gòu)成平行四邊形 作出兩分力所夾的平行四邊形的對角線 即合力f 用刻度尺量出該對角線的長度 計算合力的大小 量出合力f與f1的夾角 表示合力的方向 物體受到兩個力f1和f2的作用 f1 30n 方向水平向左 f2 40n 方向豎直向下 1 求這兩個力的合力f 2 兩個力的合力能簡單理解為兩力的數(shù)值之和嗎 思路點撥 根據(jù)兩分力的方向畫出兩分力的示意圖 利用圖解法或計算法求解 精講精析 法一 作圖法選取單位長度為10n的線段為標(biāo)度 則分別取3個單位長度 4個單位長度自o點引兩條有向線段of1和of2 以of1和of2為兩個鄰邊 作平行四邊形如圖所示 則對角線of就是所要求的合力f 量出對角線的長度為5個單位長度 則合力的大小f 5 10n 50n 用量角器量出合力f與分力f1的夾角 為53 2 因為力是矢量 既有大小 又有方向 所以力的合成不能理解為簡單的代數(shù)運算 答案 1 50n左下方與水平成53 角 2 見精講精析 規(guī)律方法 1 在同一個圖上的各個力 必須采用同一標(biāo)度 并且所選力的標(biāo)度的比例要適當(dāng) 2 作圖法和計算法是矢量運算的通用法則 適用于任何矢量的運算 互動探究若例題中兩力的大小f1 f2 f 兩力的夾角為 1 試用計算法求兩力的合力的大小和方向 2 若f 30n 據(jù) 1 討論合力大小的范圍 求合力的實際應(yīng)用 經(jīng)典案例 10分 2012 上海高一檢測 楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國自行設(shè)計建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 如圖所示 挺撥高聳的208米 主塔似一把利劍直刺穹蒼 塔的兩側(cè)32對鋼索連接主梁 呈扇面展開 如巨型琴弦 正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲 假設(shè)斜拉橋中某對鋼索與豎直方向的夾角都是30 每根鋼索中的拉力都是3 104n 那么該對鋼索對塔柱形成的合力有多大 方向如何 解題樣板 法一 作圖法如圖甲所示 自o點引兩根有向線段oa和ob 它們跟豎直方向的夾角都是30 3分 取單位長度為1 104n 則oa和ob的長度都是3個單位長度 3分 量得對角線oc長為5 2個單位長度 所以合力