【講與練】高中物理人教版(2019)必修1：3.4 力的合成和分解第1課時合力和分力力的合成和分解課件

第三章相互作用——力4．力的合成和分解第1課時合力和分力力的合成和分解課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1．知道合力與分力的概念，體會等效替代的思想。2．通過實驗探究，得出平行四邊形定則。3．會利用作圖和三角函數(shù)知識求解合力或者分力。4．知道矢量相加遵從平行四邊形定則，能區(qū)分矢量和標(biāo)量。物理觀念1．形成初步的共點力、合力、分力、力的合成、力的分解、矢量和標(biāo)量的概念。2．應(yīng)用力的合成和分解解決簡單的實際問題?？茖W(xué)思維1．體會合力和分力的等效替代關(guān)系的物理思想。2．力的分解是力的合成的逆運算。課前預(yù)習(xí)反饋

合力和分力

知識點

11．共點力幾個力如果都作用在物體的_________，或者它們的作用線_____________，這幾個力叫作共點力。2．合力與分力假設(shè)一個力單獨作用的_______跟某幾個力共同作用的_______相同，這個力就叫作那幾個力的______，這幾個力叫作那個力的______。3．合力與分力的關(guān)系合力與分力之間是一種___________的關(guān)系，合力作用的_______與分力_________________相同。同一點相交于一點效果效果合力分力等效替代效果共同作用的效果『微訓(xùn)練』

(多選)一件行李重為G，被繩OA和OB吊在空中，OA繩和OB繩的拉力分別是F1、F2，如圖所示，則()A．F1、F2的合力是GB．F1、F2的合力是FC．行李對繩OA的拉力方向與F1方向相反，大小相等D．行李受到重力G、OA繩拉力F1、OB繩拉力F2，還有F共四個力BC解析：合力與分力具有等效替代的關(guān)系。所謂等效是指力F的作用效果與其分力F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同，F(xiàn)1和F2的合力的作用效果是把行李吊起來，而G的作用效果是使行李下落，另外產(chǎn)生的原因(即性質(zhì))也不相同，故A項錯誤；F1和F2的作用效果和F的作用效果相同，故B項正確；行李對繩OA的拉力與繩拉行李的力F1是相互作用力，等大反向，故C項正確；合力F是為研究問題方便而假想出來的力，實際上不存在，應(yīng)與實際受力區(qū)別開來，故D項錯誤。力的合成和分解

知識點

21．力的合成：求_______________的過程。2．力的分解：求_______________的過程。3．平行四邊形定則：在兩個力合成時，以表示這兩個力的有向線段為_______作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的_________就代表合力的大小和方向，如圖所示，_____表示F1與F2的合力。幾個力的合力一個力的分力鄰邊對角線F注意：(1)力的合成是唯一的。(2)只有同一物體所受的力才可以合成。(3)不同性質(zhì)的力也可以合成。(4)受力分析中分力和合力不能同時出現(xiàn)，切勿重復(fù)分析。4．如果沒有限制，同一個力F可以分解為_______對大小、方向不同的分力。5．兩個以上共點力的合力的求法：先求出任意兩個力的合力，再求出這個合力與第三個力的合力，直到把___________都合成進去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力。無數(shù)所有的力矢量和標(biāo)量

知識點

31．矢量：既有大小又有方向，相加時遵從_________________的物理量。2．標(biāo)量：只有大小，沒有方向，相加時遵從___________的物理量。注意：矢量和標(biāo)量的根本區(qū)別在于它們的運算法則不同，而不是有無方向。平行四邊形定則算術(shù)法則『微訓(xùn)練』1．根據(jù)預(yù)習(xí)內(nèi)容，判斷下列說法正誤：(1)兩個力的合力一定等于這兩個力的代數(shù)和。()(2)兩個力的合力一定大于其中任意一個力的大小。()(3)兩個力的合力的方向可能與兩個分力的方向都不相同。()(4)分力與合力是同時作用在物體上的。()(5)將一個已知力進行分解，得到的分力是唯一的。()(6)矢量與標(biāo)量的本質(zhì)區(qū)別是它們的運算方法不同。()××√××√2．如圖所示，吊環(huán)運動員在體操比賽過程的四個靜止動作中，兩側(cè)吊繩所受拉力最小的是()解析：兩側(cè)拉力的合力大小等于人的重力，由力的合成法則知，兩側(cè)繩的夾角越小，其吊繩所受拉力越小，故選D。D課內(nèi)互動探究探究

合力與分力要點提煉1．合力與分力的相關(guān)性2．合力與分力間的大小關(guān)系當(dāng)兩分力F1、F2大小一定時(1)兩力同向時合力最大：F＝F1＋F2，方向與兩力同向；(2)兩力方向相反時，合力最?。篎＝|F1－F2|，方向與兩力中較大的力同向。(3)兩力夾角為θ時，如圖，合力隨θ的增大而減小，合力大小的范圍是：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。典例剖析

關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系，正確的是()A．合力與分力同時作用在物體上B．合力的大小隨兩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思路引導(dǎo)：解答本題時需要把握以下兩點：(1)合力與分力作用效果相同，但不同時作用在物體上；(2)合力與分力遵循平行四邊形定則。典題1D解析：合力與分力是等效替代關(guān)系，它們并不是同時作用在物體上，選項A錯誤；根據(jù)平行四邊形定則可知：兩個共點力的合力的大小不一定大于小的分力，如下圖甲，也不一定小于大的分力，如下圖乙；合力的大小也不隨夾角的增大而增大如下圖丙；并且也不一定大于任意一個分力，故D正確，B、C錯誤。思維升華：(1)合力與分力是等效替代關(guān)系，對物體進行受力分析時，不能同時分析合力與分力。(2)合力可能大于某一分力，可能小于某一分力，也可能與某一分力大小相等。

下列關(guān)于合力和分力的說法中，正確的是()A．合力總比任何一個分力都大B．兩個力的合力至少比其中的一個分力大C．合力的方向只與兩分力的夾角有關(guān)D．合力的大小介于兩個分力之差的絕對值與兩個分力之和之間解析：根據(jù)平行四邊形定則知，合力可能比分力大，可能比分力小，還可能與分力相等，A、B錯誤；根據(jù)平行四邊形定則知，合力的方向取決于兩分力的大小和方向，C錯誤；合力的大小取值范圍為|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即合力的大小介于兩個分力之差的絕對值與兩個分力之和之間，D正確。對點訓(xùn)練?D探究

求合力的方法要點提煉1．作圖法根據(jù)平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形，然后用測量工具測量出合力的大小、方向，具體操作流程如下：2．計算法可以根據(jù)平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖，然后由幾何知識求解對角線，即為合力。以下為求合力的幾種特殊情況：(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，合力可以大于兩個分力中的任何一個力，也可以小于兩分力中的任何一個力，還有可能和分力大小相等。(3)在計算合力時要盡可能構(gòu)造和利用直角三角形，這樣更方便求解。典例剖析

(2023·山東省德州市高一上學(xué)期月考)港珠澳大橋是一座跨海大橋，連接香港大嶼山、澳門半島和廣東省珠海市，全長為49.968千米，主體工程“海中橋隧”長35.578千米，其中海底隧道長約6.75千米，橋梁長約29千米。橋梁采用斜拉索式，假設(shè)斜拉橋中一對鋼索與豎直方向的夾角是30°，如圖乙所示，每根鋼索中的拉力都是3×104牛，那么它們對塔柱形成的合力有多大？方向如何？典題2思路引導(dǎo)：本題可用作圖法或計算法求解。(1)作圖法簡單、直觀，是物理學(xué)中常用的方法之一，但不夠精確。(2)在應(yīng)用計算法時，要畫出力的合成的示意圖。(3)兩力夾角為特殊角(如120°、90°等)時，應(yīng)用計算法求合力更簡單。解析：把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個分力，以它們?yōu)猷忂叜嫵鲆粋€平行四邊形，其對角線就表示它們的合力。由對稱性可知，合力方向一定沿塔柱豎直向下。下面用兩種方法計算這個合力的大?。航夥ㄒ唬鹤鲌D法如下圖甲所示，自O(shè)點引兩根有向線段OA和OB，它們跟豎直方向的夾角都為30°。取單位長度為1×104N，則OA和OB的長度都是3個單位長度，作出平行四邊形和對角線OC。量得對角線OC長為5.2個單位長度，所以合力的大小為F＝5.2×1×104

N＝5.2×104N。答案：5.2×104N方向豎直向下思維升華：(1)作圖時，合力、分力要共點，實線、虛線要分清，標(biāo)度要唯一且適當(dāng)。(2)作圖法和計算法均為矢量運算的通用方法。

已知F1不變、F2大小不變，F(xiàn)為它們的合力，θ為合力和分力F1之間的夾角θ。如圖為F－θ圖，則這兩個分力的大小分別是()A．F1＝1N

F2＝4NB．F1＝2N

F2＝3NC．F1＝3N

F2＝2ND．F1＝4N

F2＝4N解析：根據(jù)題意，由圖可知，當(dāng)θ＝180°時，F(xiàn)與F1反向，且兩個力合力大小為1N，即F2－F1＝1N，當(dāng)θ＝0°時，F(xiàn)與F1同向，且兩個力合力大小為5N，即F2＋F1＝5N，解得F1＝2N，F(xiàn)2＝3N。故選B。對點訓(xùn)練?B核心素養(yǎng)提升等效思想運用等效思想處理問題的一般步驟為：(1)分析新事物(需研究求解的物理問題)的本質(zhì)特性和非本質(zhì)特性。(2)尋找適當(dāng)?shù)奶娲?熟悉的事物)，以保留新事物的本質(zhì)特性，拋棄非本質(zhì)特性。(3)研究替代物的特性及規(guī)律。(4)將替代物的規(guī)律遷移到新事物中去。(5)利用替代物遵循的規(guī)律、方法求解，得出結(jié)論。合力與分力的關(guān)系體現(xiàn)了等效思想，這是物理學(xué)中一種重要的思想方法。等效思想，亦稱為等效替代法，其特征是：如果忽略細(xì)節(jié)，若兩個事物在某方面的效果相同，就可以在所研究的特定問題中用其中一個事物代替另一個。第二章拓展模型豎直上拋運動的分段研究和整體研究、本章第1節(jié)重心的概念、初中涉及的等效電路均利用了等效思想。后續(xù)課程，如必修第二冊運動的合成與分解等，多處涉及等效思想，這也是近年高考考查的一個重要能力，因此我們應(yīng)引起重視，在平時的學(xué)習(xí)中注意積累、運用。不止高中物理課程的學(xué)習(xí)，甚至科學(xué)研究中也用到等效思想，例如愛因斯坦的廣義相對論甚至就是在等效原理的基礎(chǔ)上建立的。借助等效思想，我們可利用熟悉、簡單的事物、規(guī)律認(rèn)識新的、復(fù)雜事物的特性及規(guī)律，或者求解某些普通方法難以解決的物理問題，以簡化實際問題。(多選)下列事例體現(xiàn)等效法的有()A．馬德堡半球?qū)嶒炛?，在每一?cè)用1頭大象代替8匹馬，同樣恰好可以拉開2個半銅球B．定義加速C．從勻速豎直上升的熱氣球上落下的壓艙物的運動，可看作豎直向上的勻速直線運動與自由落體運動的合運動D．初中物理中用磁感線描述磁場案例AC解析：根據(jù)題意是用一頭大象代替了八匹馬，效果相同，故一頭大象的拉力與八匹馬的拉力在作用效果上是相等的，一頭大象的拉力可以等效替代八匹馬的拉力，故A正確；定義加速度是比值定義法，與等效法無關(guān)，故B錯誤；從勻速豎直上升的熱氣球上落下的壓艙物的運動，可看作豎直向上的勻速直線運動與自由落體運動的合運動，即是兩個運動的等效，故C正確；初中物中用磁感線描述磁場，是模型法，故D錯誤。課堂達(dá)標(biāo)檢測一、合力與分力的關(guān)系1．關(guān)于兩個大小不變的分力與其合力的關(guān)系，下列說法正確的是()A．合力的大小隨兩力夾角增大而增大B．合力的大小不能小于分力中最小者C．合力的大小一定大于分力中最大者D．合力的大小隨著夾角的減小而增大解析：