高中物理人教版第三章相互作用4力的合成（市一等獎）

力的合成【學(xué)習目標】1．知道什么是分力、合力、力的合成、共點力。

2．能通過實驗探究求合力的方法—--的平行四邊形定則。

3．初步體會等效替代的物理思想。

4．會用力的圖示法求合力?！咀灾鲗W(xué)習】問題一：合力與分力、共點力簡述合力、分力、力的合成？共點力的概念？問題二：平行四邊形定則1．“平行四邊形定則”實驗的注意事項，以及實驗結(jié)果？【考點突破】考點一：共點力例題1．關(guān)于共點力，下列說法中不正確的是()A．作用在一個物體上的兩個力，如果大小相等，方向相反，這兩個力是共點力B．作用在一個物體上的兩個力，如果是一對平衡力，則這兩個力是共點力C．作用在一個物體上的幾個力，如果它們的作用點在同一點上，則這幾個力是共點力D．作用在一個物體上的幾個力，如果它們力的作用線交于同一點，則這幾個力是共點力解析：作用在一個物體上的兩個力，大小相等、方向相反，可以在一條直線上，此時既是一對平衡力，又是共點力，也可以不在同一條直線上，這時既不是平衡力，也不是共點力，A錯，B，C，D正確。但本題是判斷不正確的，選A。答案：A例題2．兩個共點力同向時合力為a，反向時合力為b，當兩個力垂直時合力大小為()A．eq\r(a2＋b2) B．eq\r(a2＋b2/2)\r(a＋b) \r(a＋b/2)解析：假設(shè)兩個力分別為F1，F(xiàn)2，則：同向時：F1＋F2＝a， ①反向時：F1－F2＝b， ②當兩力垂直時：F＝eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))， ③由①②得：F1＝(a＋b)/2，F(xiàn)2＝(a－b)/2，代入③得：F＝eq\r(a2＋b2/2)。B正確。答案：B反饋訓(xùn)練1．兩個共點力F1和F2的大小不變，它們的合力F跟兩力F1、F2之間的夾角θ的關(guān)系如圖所示，則合力F大小的范圍是()A．0～1N B．1N～3NC．1N～5N D．1N～7N2．設(shè)有三個力同時作用在質(zhì)點P上，它們的大小和方向相當于正六邊形兩條邊和一條對角線，如圖所示，這三個力中最小的力的大小為F，則這三個力的合力等于()A．3F B．4FC．5F D．6F3．兩個共點力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，使其中一個力增大，則()A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不變C．合力F可能增大，也可能減小D．當0°<θ<90°時，合力F可能減小例題3.“驗證力的平行四邊形定則”的實驗情況如圖所示，其中A為固定橡皮筋的圖釘，O為橡皮筋與細繩的結(jié)點，OB和OC為細繩，圖乙是在白紙上根據(jù)實驗結(jié)果畫出的圖示。(1)圖乙中的F與F′兩力中，方向一定沿AO的方向的是力________。(2)本實驗采用的主要科學(xué)方法是()A．理想實驗法B．等效代替法C．控制變量法D．建立物理模型法(3)實驗中可減小誤差的措施是()A．兩個分力F1、F2的大小要越大越好B．兩個分力F1、F2間的夾角應(yīng)越大越好C．拉橡皮筋時，彈簧秤、橡皮筋、細繩應(yīng)貼近木板且與木板平面平行D．AO間距離要適當，將橡皮筋拉至結(jié)點O時，拉力要適當大些解析：(1)用一個彈簧秤拉橡皮筋時，拉力的方向沿AO方向即F′，而F是F1、F2合力的理論值，與實際值間存在誤差，所以不一定沿AO方向；(2)本實驗利用一個力作用的效果與兩個力共同作用的效果相同即等效替代的科學(xué)方法；(3)在本實驗中兩個分力F1、F2的大小及兩個分力F1、F2間夾角適當大些就好，不是越大越好，所以A、B錯誤；作圖時，是在白紙中作圖，做出的是水平力的圖示，若拉力傾斜，則作出圖的方向與實際力的方向有較大差別，故應(yīng)使各力盡量與木板面平行，所以C正確；力大些，測量誤差就小了，故D正確。答案：(1)F′(2)B(3)CD【考點鞏固】1．物體同時受到同一平面內(nèi)三個共點力的作用，下列幾組力的合力可能為零的是()A．1N、6N、8NB．3N、6N、4NC．1N、2N、10ND．5N、5N、5N2.如圖，AO、BO、CO是完全相同的三條繩子，將鋼梁水平吊起，當鋼梁足夠重時，結(jié)果AO繩先斷，由此可確定（）A、θ＝120°B、θ>120°C、θ<120°D、θ<60°3.三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們合力F的大小，下列說法中正確的是（）大小的取值范圍一定是0≤F≤F1+F2+F3的大小至少比F1、F2、F3中的某一個大C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8，只要適當調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力F為零D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2，只要適當調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力F為零4.在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，需要將橡皮條的一端固定在水平木板上，另一端系上兩根細繩(如下圖)。實驗中需用兩個彈簧秤分別勾住繩套，并互成角度地拉橡皮條。某同學(xué)認為在此過程中必須注意以下幾項：A．兩根細繩必須等長B．橡皮條應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C．在使用彈簧秤時要注意使彈簧秤與木板平行其中正確的是________。(填入相應(yīng)的字母)5.如圖所示，表示合力F的大小與兩分力夾角θ的關(guān)系圖線，則這兩個分力的大小分別為________和________．第5題圖第6題圖6.歐陽瑞雪同學(xué)做“探究求合力的方法”實驗時，進行了如下操作：（1）他的實驗步驟是：A．在桌上放一塊方木板，在方木板上鋪一張白紙，用圖釘把白紙釘在方木板上；B．用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點，在橡皮條的另一端拴上兩條細繩，細繩的另一端系著繩套；C．用兩個彈簧秤分別鉤住繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長，結(jié)點到達某一位置O，記錄下O點的位置，讀出兩個彈簧秤的示數(shù)；D．按選好的標度，用鉛筆和刻度尺作出兩只彈簧秤的拉力F1和F2的圖示，并用平行四邊形定則求出合力F；E．只用一只彈簧秤，通過細繩套拉橡皮條使其伸長，讀出彈簧秤的示數(shù)，記下細繩的方向，按同一標度作出這個力F′的圖示；F．比較力F′與F的大小和方向，看它們是否相同，得出結(jié)論。(1)上述步驟中：①有重要遺漏的步驟的序號是和；②遺漏的內(nèi)容分別是:和(2)他根據(jù)測量結(jié)果在白紙上畫出如圖所示的圖（F與AO共線），圖中是F1與F2合成的理論值；是F1與F2合成的實際值。7．在互成角度的兩個共點力的合成實驗中，其中的三個實驗步驟如下：(1)在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上，另一端拴兩根細線，通過細線同時用兩個彈簧測力計互成角度地拉橡皮條，使它與細線的結(jié)點達到某一位置O點，在白紙上記下O點的位置和兩彈簧測力計的讀數(shù)F1和F2。(2)在紙上根據(jù)F1和F2的大小，應(yīng)用平行四邊形定則作圖求出合力F。(3)只用一只彈簧測力計通過細繩拉橡皮條，使它的伸長量與兩只彈簧測力計同時拉時相同，記下此時彈簧測力計的讀數(shù)F′及其方向。以上三個步驟中均有錯誤或疏漏：(1)中是_________________________________________；(2)中是_________________________________________；(3)中是_________________________________________。8．有同學(xué)利用如圖所示的裝置來驗證力的平行四邊形定則：在豎直木板上鋪有白紙，固定兩個光滑的滑輪A和B，將繩子打一個結(jié)點O，每個鉤碼的重量相等，當系統(tǒng)達到平衡時，根據(jù)鉤碼個數(shù)讀出三根繩子的拉力F1、F2和F3，回答下列問題：(1)改變鉤碼個數(shù)，實驗?zāi)芡瓿傻氖?)A．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝2，N3＝4B．鉤碼的個數(shù)N1＝N3＝3，N2＝4C．鉤碼的個數(shù)N1＝N2＝N3＝4D．鉤碼的個數(shù)N1＝3，N2＝4，N3＝5(2)在拆下鉤碼和繩子前，最重要的一個步驟是()A．標記結(jié)點O的位置，并記錄OA、OB、OC三段繩子的方向B．量出OA、OB、OC三段繩子的長度C．用量角器量出三段繩子之間的夾角D．用天平測出鉤碼的質(zhì)量(3)在作圖時，你認為圖中________是正確的。(填“甲”或“乙”)

力的合成【反饋訓(xùn)練】1.答案：D解析：由圖象可得：θ＝π時，|F1－F2|＝1N；θ＝π時，eq\r(F\o\al(2,1)＋F\o\al(2,2))＝5N，解得F1＝3N，F(xiàn)2＝4N，故合力F的范圍是1N≤F≤7N。故D正確。2.答案：A解析：由圖中幾何關(guān)系，F(xiàn)3＝Fcos60°＋F＋Fcos60°＝2F，而F1與F2的夾角為120°，其大小均為F，故F1、F2合力大小為F，且沿F3方向，因此F1、F2、F3的合力大小為3F。故選項A正確。3.答案：BC解析：設(shè)兩共點力Fa、Fb之間的夾角θ為鈍角，由下圖所示的平行四邊形可知，當Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時，其合力由原來的F1變?yōu)镕2、F3、F4，它們可能小于F1、可能等于F1，也可能大于F1，所以A項錯，B、C兩項正確。同理知，當0°<θ<90°時，則隨著其中的一個力增大，合力一定也增大，D項錯?！究键c鞏固】1.答案：BD解析：求其中某個力介于另兩個力合力范圍里，而且合力范圍里兩力大小的和與差之間，只有B、D正確。2.C3.答案：C解析：對于同一平面內(nèi)的三個共點力F1、F2、F3合力F的取值范圍，最大值為Fmax=F1+F2+F3，求最小值時，首先找到其中的最大力F3，再求另外兩個力F1、F2的合力的變化范圍|F1－F2|≤F12≤F1+F2，若F3在此取值范圍內(nèi)，則F1、F2、F3的最小合力Fmin=0，故0≤F≤F1+F2+F3。若F3不在此取值范圍內(nèi)，則F1、F2、F3的最小合力Fmin=|F1+F2－F3|，故|F1+F2－F3|≤F≤F1+F2+F3，故只有選項C正確。4.答案：C解析：在本實驗中細繩只記錄作用力的方向，兩繩不必等長；二力合成時，其合力方向不一定在兩分力的角平分線上，因此，不必使橡皮條與兩繩夾角的平分線在同一直線上，實驗時彈簧測力計應(yīng)與木板平面平行，使其讀數(shù)與繩的作用力相等。則C項正確。5.答案：10N8N解析：設(shè)兩個分力分別為F1和F2，由圖象可知：當θ＝0°時F1＋F2＝18N，當θ＝180°時，F(xiàn)1－F2＝2N聯(lián)立兩式解得F1＝10NF2＝8N。6.答案：（1）①CE②記下兩條細繩的方向使結(jié)點到達同樣的位置O（2）F＇F解析：（1）步驟C中只有記下兩條細繩的方向，才能確定兩個分力的方向，進一步才能根據(jù)平行四邊形定則求和力；步驟E中只有使結(jié)點到達同樣的位置O，才能表示兩種情況下力的作用效果相同。（2）F1與F2合成的