高中物理 第五課時 力的合成課件 新人教版必修1.ppt

第五課時力的合成 相互作用 楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 大橋全長7654米 602米長的主橋猶如一道橫跨黃浦江的彩紅 在世界同類型斜拉橋中雄居第一 挺拔高聳的208米主塔似一把利劍直刺蒼穹 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 那么 是什么力量拉起這么重的橋體呢 1 知道力的合成的概念 2 理解平行四邊形的定則 會用作圖法求共點力的合力 知識清單 合力與分力 當(dāng)一個物體受到幾個力的共同作用時 我們常?？梢哉业竭@樣一個力 這個力產(chǎn)生的 跟原來幾個力的 相同 這個力就叫做那幾個力的 原來的幾個力叫做 效果共同效果合力分力 綜合拓展 1 合力與分力之間是一種等效替換的關(guān)系一個力 合力 產(chǎn)生的效果跟幾個力 分力 共同作用產(chǎn)生的效果相同 即一個力可由幾個力來替代 反過來這幾個力也可由這一個力來替代 2 合力和分力只是作用的效果相同 在作用效果上存在等效替換作用 它們可以是同性質(zhì)的力 也可以是不同性質(zhì)的力 但合力與分力不可同時存在 3 合力與分力的大小關(guān)系 1 兩分力同向時 合力最大 fmax f1 f2 合力方向與f1 f2的方向相同 2 兩分力反向時 合力最小 fmin f1 f2 合力方向與較大的分力的方向相同 3 合力的取值范圍 f1 f2 f f1 f2 4 夾角 越大 合力就越小 5 合力可能大于某一個分力 等于某一個分力 也有可能小于某一個分力 特別提示 合力是幾個分力的共同效果 并不是單獨存在的力 合力與分力從物理實質(zhì)上講是在力的作用效果方面的一種等效替代關(guān)系 而不是物體的重新受力 因此受力分析中不能同時出現(xiàn) 嘗試應(yīng)用 1 關(guān)于兩個力f1 f2及它們的合力f的說法 下列說法正確的是 a 合力f一定與f1 f2共同產(chǎn)生的效果相同b 兩力f1 f2一定是同等性質(zhì)的力c 兩力f1 f2一定是同一個物體受的力d 兩力f1 f2與f是物體同時受到的三個力 ac 2 兩個力f1與f2 其合力為f 則 a 合力一定大于任一分力b 合力有可能小于某一分力c 分力f1增大 而f2不變 且它們的夾角不變時 合力f一定增大d 當(dāng)兩分力大小不變時 增大兩分力的夾角 則合力一定減小 bd 知識清單 力的合成 1 力的合成 的過程叫做力的合成 2 力的合成的法則 定則兩個力合成時以表示這兩個力的線段為 作 那么 的那條對角線就代表合力的 和 這個法則就叫做平行四邊形定則 如右上圖所示 分力 和 合力 1 求幾個力的合力平行四邊形鄰邊平行四邊形這兩個鄰邊所夾大小方向f1f2f 綜合拓展 合力的計算1 圖解法 要取統(tǒng)一的標度 嚴格作出力的圖示 作出平行四邊形或三角形 再用統(tǒng)一標度去量度合力的大小和方向 用圖解法可較直觀地判斷合力和分力的關(guān)系 特別是可借助一些幾何知識 比如平行四邊形的對角線可能比鄰邊長 也可能與鄰邊等長 也可能比鄰邊短 所以合力可能比分力大 也可能與分力相等 也可能比分力小 不要總以為合力一定比分力大 2 計算法 也叫解三角形法 根據(jù)平行四邊形定則先作出力的合成示意圖 然后應(yīng)用數(shù)學(xué)知識 如正弦定理 余弦定理 相似三角形或直角三角形的知識 求解 常見的幾種特殊情況有 相互垂直的兩個力的合成 如下圖甲所示 夾角為 兩個等大的力的合成 如上圖乙所示 作出的平行四邊形為菱形 利用其對角線互相垂直的特點可得直角三角形 解直角三角形求得合力 合力f 與每一個分力的夾角等于 夾角為120 的兩個等大的力的合成 如上圖丙所示 實際是 的特殊情況 即合力大小等于分力 實際上對角線把畫出的菱形分為兩個等邊三角形 所以合力與分力等大 特別提示 1 做出一個正確的平行四邊形 應(yīng)注意 兩分力是平行四邊形的兩個鄰邊 合力是兩分力夾角的平行四邊形對角線 分力 合力的比例要適當(dāng) 虛線 實線要分清 2 求矢量時要注意不僅要求出其大小 還要求出其方向 其方向通常用它與已知矢量的夾角表示 嘗試應(yīng)用 1 如右圖所示 物體受到三個或三個以上力的作用時 怎樣來求它們的合力 解析 如果有三個或更多的力同時作用在一個物體上 我們同樣可以用平行四邊形定則求出其合力 2 已知兩個力的大小分別為f1 4n f2 5n 用作圖法求出下列各種情況下的合力f 1 兩力同向 2 兩力反向 3 兩力夾角60 4 兩力夾角90 5 兩力夾角120 答案 1 9n 2 1n 3 7 8n 4 6 4n 5 4 6n 合力與分力的關(guān)系 右圖是兩個共點力的合力f跟它的兩個分力之間的夾角 的關(guān)系圖象 則 1 這兩個力的合力的變化范圍是 2 這兩個力的大小分別是 解析 本題圖象的橫坐標表示在兩個力合成的過程中二力所成的角度 從圖象上看出 在兩分力的夾角從0 變化到180 的過程中 合力減小 另外圖象中 當(dāng) 0時 表示兩分力的方向相同的情況 根據(jù)圖象有f1 f2 5n 當(dāng) 180 時 表示兩分力的方向相反時的情況 此時有 f1 f2 1n 通過解方程組 可得 f1 3n f2 2n或f1 2n f2 3n 合力的變化范圍是1n 5n 答案 1 5n2n和3n 名師點睛 本題通過圖象給出已知條件 然后求解 遇到這類問題首先應(yīng)弄清圖象的兩個坐標軸所代表的物理量 然后通過圖象觀察兩個物理量之間的聯(lián)系 一個量隨另外一個量的變化情況 增大 減小 或據(jù)圖象寫出兩個物理量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式 再想一想圖象中的一些特殊點所表示的物理含義 變式訓(xùn)練 1 兩個大小分別為f1和f2 f2 f1 的力作用在同一質(zhì)點上 它們的合力的大小f滿足 c 合力的計算 兩個大小均為200n的力 其夾角為60 求它們的合力 解析 本題考查了力的合成所遵循的基本法則 平行四邊形定則 解力的合成問題 可采用兩種解法 圖解法和計算法 法一 圖解法 如下圖所示 自o引兩條有向線段oa和ob 相互間的夾角為60 用量角器畫出 取1cm長度表示100n的力 則oa和ob的長度都是2cm 作出平行四邊形oacb 其對角線oc就代表兩個力的合力 量得oc長為3 5cm 所以合力大小為 f 3 5 100n 350n用量角器量得 aoc 30 即合力沿兩力夾角的平分線 名師點睛 這類題的典型錯誤有 1 用作圖法求合力時 標度不一致 2 忘記求合力的方向 本題求的是合力 而不是合力的大小 不僅要求出合力的大小 還要求出合力的方向 比較兩種求合力的方法可以看出 用作圖法求合力 雖然簡單快捷 但準確度不高 用計算法求合力 由于受到數(shù)學(xué)知識的限制 目前只能在直角三角形中進行計算 遇到非直角三角形時 要轉(zhuǎn)化為直角三角形進行計算 變式訓(xùn)練 2 2009年10月31日 吳橋國際雜技藝術(shù)節(jié)在河北省舉行 如圖甲所示為雜技表演的安全網(wǎng)示意圖 網(wǎng)繩的結(jié)構(gòu)為正方格形 o a b c d等為網(wǎng)繩的結(jié)點 安全網(wǎng)水平張緊后 若質(zhì)量為m的運動員從高處落下 并恰好落在o點上 該處下凹至最低點時 網(wǎng)繩doe bog均成120 向上的張角 如圖乙所示 此時o點受到的向下的沖擊力大小為f 則這時o點周圍每根網(wǎng)繩承受的力的大小為 a fb f 2c f mgd f mg 2 答案 b 三個共點力合成的最大值和最小值 有大小分別為4n 9n 11n的三個共點力 它們彼此之間的夾角可以變化 它們的合力的最大值是多少 最小值是多少 解析 若取f1和f2的適當(dāng)夾角 可使其合力f的大小為11n 再取f3的方向與f的方向相反 則f1 f2 f3的合力為零 此即為最小值 如右圖 先判斷f1和f3或者f2和f3的合力的最大值與最小值 作類似的討論 也可得出相同的結(jié)論 答案 24n0 名師點睛 求多個力的合力 其基本方法是先求兩個力的合力 再用這個合力同第三個力合成 依次類推 全部合成為止 而要找三個力的合力范圍 求最大值時 三個分力方向相同 大小為三力之和 求最小值時 如果這三個力能構(gòu)成封閉的三角形 三角形兩邊之和不能小于第三邊 則最小值就是零 變式訓(xùn)練 3 三個共點力的大小分別為14n 10n 3n 其合力大小可能為 a 0b 3nc 10nd 40n bc 水平測試 1 關(guān)于幾個力與其合力 下列說法錯誤的是 a 合力的作用效果跟原來那幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同b 合力與原來那幾個力同時作用在物體上c 合力的作用可以替代原來那幾個力的作用d 求幾個力的合力遵從平行四邊形定則 b 素能提高 7 某同學(xué)為了驗證力的平行四邊形定則 在一塊豎直放置的木板上釘了一枚大頭針a 將一根橡皮筋的一端拴在a上 第一次通過細線懸吊4個鉤碼時 橡皮筋的另一端被拉伸到o處 如圖甲 第二次在木板上固定了兩個光