【課件】+力的合成和分解（人教版2019必修第一冊(cè)）

3.4力的合成和分解第三章

相互作用——力人教版（2019）目錄010203力的合成和分解矢量和標(biāo)量合力和分力認(rèn)識(shí)共點(diǎn)力

幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者他們的作用線交于一點(diǎn)，我們把這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。思考與討論一個(gè)靜止的物體，在某平面上受到5個(gè)力作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個(gè)力的單獨(dú)作用替代兩個(gè)力的共同作用，而效果不變”，上述問題就迎刃而解了。你覺得這個(gè)力和被替代的兩個(gè)力會(huì)有怎樣的關(guān)系呢？第一部分

合力和分力思考與討論

觀察下面的情景圖片，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)思考：兩位小孩對(duì)水桶施加的兩個(gè)力與一個(gè)大人對(duì)水桶施加的一個(gè)力，就“提起水桶”這一作用效果而言，相同嗎？他們可以相互代替嗎？效果相同等效替換分力合力

一、合力和分力1.合力：假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。2.分力：假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的分力。二、合力和分力的關(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?cè)谛Ч峡梢韵嗷ヌ娲??！暗刃娲?.同體性：各個(gè)分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，作用在不同物體上的力不能求合力。3.瞬時(shí)性：各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，某個(gè)分力變化了，合力也同時(shí)發(fā)生變化。第二部分

力的合成和分解一、力的合成和分解定義效果相同等效替換分力合力

力的合成力的分解1.力的合成：我們把求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的合成。2.力的分解：我們把求一個(gè)力的分力的過程叫做力的分解。二、同一直線上兩個(gè)力的合成法則1.兩個(gè)力同向合成：F1=4NF2=3N2.兩個(gè)力反向合成：F1=4NF2=3N二、同一直線上兩個(gè)力的合成法則同一直線上的兩個(gè)力的合成法則：反向相減直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則同向相加思考與實(shí)驗(yàn)(1)如果兩個(gè)力不在同一直線上，求兩個(gè)力的合力是否還遵循直接加減的代數(shù)運(yùn)算法則？

(2)動(dòng)手小實(shí)驗(yàn)：利用兩只彈簧測(cè)力計(jì)、一個(gè)重物。如圖做實(shí)驗(yàn)，比較F和F1+F2的關(guān)系，你有何發(fā)現(xiàn)？FF1F2三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)器材及方案：

方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉伸至相同長(zhǎng)度，即力F′與F1、F2共同作用的效果相同，那么F′為F1、F2的合力。(2)用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。(3)比較F′與F，若它們的長(zhǎng)度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明互成角度的兩個(gè)力合成遵從平行四邊形定則。2.實(shí)驗(yàn)原理：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向。3.實(shí)驗(yàn)步驟：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向。(5)改變兩個(gè)力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。3.實(shí)驗(yàn)步驟：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律4.數(shù)據(jù)處理：102345N102345N102345N記錄效果記錄方向三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套的方向畫直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。(3)比較F′和根據(jù)平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。4.數(shù)據(jù)處理：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律5.實(shí)驗(yàn)演示：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

當(dāng)兩個(gè)互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)，如果以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做平行四邊形定則。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。15NF1F2F53°解析：作圖法求合力大小：F=15×5N=75N方向：與F1成53°斜向右上方三、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律【例題】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向豎直向上。求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。解析：計(jì)算法求合力F1F2F合由直角三角形可得：方向：斜向右上方與F1成思考與討論(1)F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化?合力什么時(shí)候最大,什么時(shí)候最小?合力的范圍如何?①F1和F2大小不變時(shí)，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減小；②θ＝00時(shí)，F(xiàn)合＝F1＋F2

，與兩個(gè)力的方向相同，此時(shí)合力最大；③θ＝180°時(shí)，F(xiàn)合＝｜F1－F2｜，與較大的力方向相同，此時(shí)合力最小。思考與討論(2)合力的大小可以小于分力的大小嗎？合力的大小可以等于分力的大小嗎？根據(jù)平行四邊形定則請(qǐng)加以說明。①合力可能大于、等于、小于任一分力；②兩分力F1、F2大小相等，兩個(gè)分力的夾角為120度，合力等于分力。思考與討論(3)求以下三種情況的最大值和最小值

①大小為1N、2N、3N三力的合力最大值和最小值？

②大小為2N、2N、2N三力的合力最大值和最小值？

③大小為2N、2N、5N三力的合力最大值和最小值？最大值：三個(gè)力同向時(shí)，三力合力最大，代數(shù)和相加；最小值：①若一個(gè)力在另外兩個(gè)力和與差之間，則它們的合力最小值為零；

②若一個(gè)力不在另外兩個(gè)力與差之間，則合力的最小值等于三個(gè)力

中最大的力減去另外兩個(gè)力的和四、力的分解

如果在上述力的合成實(shí)驗(yàn)中，先用一個(gè)測(cè)力計(jì)把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，此時(shí)的拉力記為F，再用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度的將橡皮條拉至同一O點(diǎn)，此時(shí)兩測(cè)力計(jì)的拉力記為F1和F2，那么F1和F2就可以看成F的分力，就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)了，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。1.力的分解遵循的法則

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。思考與討論(1)如果有一個(gè)力F，沒有其他條件的限制，讓你對(duì)其分解，你認(rèn)為能得到幾組分力的情況？F1F1’F2F2’F3F3’F思考與討論(2)如果有一個(gè)力F，要求有確定且符合實(shí)際的分力，你認(rèn)為應(yīng)該如何分解？

按力所產(chǎn)生的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解。四、力的分解1.斜拉模型

放在水平地面上的行李箱受到一個(gè)斜向上方的拉力F的作用，且F與水平方向成θ角，如圖所示.怎樣把力F按其作用效果分解?它的兩個(gè)分力的大小、方向如何？θFF2F1四、力的分解2.斜面上的物體模型

傾角為θ的斜面上放有一個(gè)物體，如圖所示。該物體受到的重力G能對(duì)物體產(chǎn)生那些效果？應(yīng)當(dāng)怎樣分解重力？分力的大小各是多大？GF2F1θ四、力的分解3.三角支架懸物模型

輕桿AC和BC通過自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈拴于墻上，AC桿水平。在它們的連接處C點(diǎn)施加一個(gè)豎直向下的力F，應(yīng)當(dāng)怎樣分解F，分力的大小各是多大？ABCθFF1F2觀察與思考

車為什么可以被輕易拉動(dòng)呢?原因分析原因分析：

當(dāng)合力不變時(shí)，大小相等的兩分力隨著夾角的增大而增大，實(shí)現(xiàn)“四兩撥千斤”。五、正交分解法FxyOFyFxθ1.定義：把力沿著兩個(gè)選定的互相垂直的方向分解正交——相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸五、正交分解法

是把復(fù)雜的利用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成轉(zhuǎn)化為普通的代數(shù)運(yùn)算，將力的合成化簡(jiǎn)為同向或反向或垂直方向。便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來解決力的合成。2.正交分解的目的

正交分解法求合力，運(yùn)用了“欲合先分”的策略，即為了合成而分解，降低了運(yùn)算的難度，是一種重要思想方法。3.正交分解的基本思想五、正交分解法4.正交分解的步驟第三部分

矢量和標(biāo)量矢量和標(biāo)量2.標(biāo)量：在物理學(xué)中，只有大小而沒有方向的物理量叫標(biāo)量。

1.矢量：在物理學(xué)中，既有大小又有方向的物理量叫矢量。

如：位移，力，速度等等如：時(shí)間，路程，質(zhì)量，溫度，長(zhǎng)度，能量等等矢量運(yùn)算法則：平行四邊形法則標(biāo)量運(yùn)算法則：算術(shù)加法法則課堂小結(jié)力的合成和分解法則力的合成極值力的分解平行四邊形定則Fmax＝F1＋F2；Fmin＝｜F1－F2｜變化F1和F2大小不變時(shí)，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減小法則分解平行四邊形定則按照實(shí)際作用效果分解課堂練習(xí)1．物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)三個(gè)共點(diǎn)力的作用，下列幾組力的合力可能為零的是（）A．5N、7N、8N B．5N、2N、3NC．1N、5N、10N D．10N、10N、10NABD課堂練習(xí)2．如圖所示為兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F隨兩分力的夾角θ變化的圖像，則這兩個(gè)分力的大小可能為（）A．1N和4N B．2N和3NC．1N和5N D．2N和4NB課堂練習(xí)3．如圖所示，重力為G的小球靜止在斜面上，下列