粵教版高中物理必修第一冊第三章第四節(jié)力的合成課件

第四節(jié)力的合成第三章相互作用1．知道合力和分力的概念、力的合成的概念，體會等效替代思想．2．通過實驗探究，驗證力的合成遵循的法則，即平行四邊形定則．3．會根據(jù)平行四邊形定則，利用作圖法和計算法進行力的合成．學習任務必備知識·自主預習儲備知識點一合力與分力1．合力與分力：如果一個力產(chǎn)生的效果與另外幾個力________產(chǎn)生的____相同，那么這個力與另外幾個力____，可以相互替代，這個力就稱為另外幾個力的____，另外幾個力稱為這個力的____．2．力的合成：求幾個力的____的過程叫作力的合成．提醒

合力與幾個分力的作用效果必須相同．

共同作用效果等效合力分力合力體驗

1．下列關(guān)于分力與合力關(guān)系的分析符合科學事實的有_____．①合力與分力是等效替代關(guān)系．②合力與分力能夠同時出現(xiàn)．③合力和分力可以作用在不同的物體上．④幾個力的合力是唯一的．①④知識點二平行四邊形定則1．平行四邊形定則：如果以表示兩個分力的線段為鄰邊作__________，這兩個鄰邊之間的______就表示合力的大小和方向．2．其他矢量的合成同樣遵循______________．平行四邊形對角線平行四邊形定則體驗

2．(1)多個力求合力時，平行四邊形定則也適用． (

)(2)合力可以大于每一個分力，也可以小于每一個分力． (

)(3)作用在同一個物體上的兩個力，一個力的大小是2N，另一個力的大小是10N，它們合力的大小范圍是______________．√√8N≤F≤12N關(guān)鍵能力·情境探究達成兩個人共同拉著一輛車在平直的公路上勻速前進．請?zhí)骄浚?1)“車同時受到這兩個人的拉力和他們的合力作用”，這句話對嗎？(2)這兩個人之間夾角大些省力還是小些省力？(3)怎樣計算兩個人拉力的合力？提示：(1)不對．(2)夾角小些省力．(3)利用平行四邊形定則．考點1合力與分力1．力的等效替代若一個力的作用效果與其他幾個力共同作用的效果相同，則這一個力和其他幾個力可以互相替代．2．對合力和分力的關(guān)系(1)等效性：合力與分力產(chǎn)生的效果相同，可以等效替代．(2)同體性：各個分力是作用在同一物體上的．作用在不同物體上的力不能求合力．【典例1】

(多選)關(guān)于幾個力與其合力的說法中，正確的有(

)A．合力的作用效果跟原來幾個力共同作用產(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．不同性質(zhì)的力不可以合成√AC

[由合力和分力的定義可知，A正確；合力和它的分力是等效替代關(guān)系，而不是物體同時受到合力和分力，它們不能同時存在，B錯誤，C正確；力能否合成與力的性質(zhì)無關(guān)，D錯誤．]√[跟進訓練]1．(多選)關(guān)于力的合成，下列說法中正確的是(

)A．一個物體受兩個力的作用，求出它們的合力，物體便受到三個力的作用B．如果一個力的作用效果與幾個力的作用效果相同，這個力就是那幾個力的合力C．不同性質(zhì)的力，不能進行合成D．某個力與其他幾個力使物體發(fā)生的形變相同，這個力就是那幾個力的合力√√BD

[合力與分力是等效替代關(guān)系，合力產(chǎn)生的效果與分力共同作用的效果相同，不涉及力的性質(zhì)問題，故選項B、D正確．]考點2平行四邊形定則實驗：探究互成角度的力的合成方法(平行四邊形定則)．1．實驗原理：根據(jù)等效替代的方法．用兩個彈簧測力計拉橡皮筋的效果與用一個彈簧測力計拉橡皮筋的效果相同．2．實驗目的(1)探究力的合成方法(平行四邊形定則)．(2)鞏固力的圖示法．3．實驗器材：“力的關(guān)系探究裝置”、夾子、橡皮筋、匯力圓環(huán)、細繩、彈簧測力計兩個．4．實驗步驟(1)在實驗桌上平放“力的關(guān)系探究裝置”，將夾子夾在“力的關(guān)系探究裝置”的“0”號射線頂端，如圖．(2)如圖甲，分別將彈簧測力計連接在兩根細繩的末端，沿任意兩條射線方向拉細繩，夾角要適中，使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合．記下F1、F2的大小和方向．(3)如圖乙，只用一個彈簧測力計去拉細繩，同樣使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合，記下F的大小和方向．甲乙丙(4)選定標度，作出F1、F2、F的圖示，觀察圖丙中三個力所構(gòu)成的圖形(補齊其他邊)．(5)改變第(2)步當中兩個拉力的大小和方向，重復上述步驟．(6)結(jié)論：F和對角線F′在誤差范圍內(nèi)重合，說明兩個力合成時，用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形，則平行四邊形的對角線代表的力與合力的大小和方向是相同的．5．注意事項(1)彈簧測力計要與桌面平行，且橡皮筋彈性好．(2)兩次都要使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合．(3)兩個分力的夾角要適中，不是越大越好．【典例2】

(2023·全國乙卷)在“驗證力的平行四邊形定則”的實驗中使用的器材有：木板、白紙、兩個標準彈簧測力計、橡皮條、輕質(zhì)小圓環(huán)、刻度尺、鉛筆、細線和圖釘若干。完成下列實驗步驟：(1)用圖釘將白紙固定在水平木板上。(2)將橡皮條的一端固定在木板上，另一端系在輕質(zhì)小圓環(huán)上。將兩細線也系在小圓環(huán)上，它們的另一端均掛上測力計。用互成一定角度、方向平行于木板、大小適當?shù)牧瓌觾蓚€測力計，小圓環(huán)停止時由兩個測力計的示數(shù)得到兩拉力F1和F2的大小，并________。(多選，填正確答案標號)A．用刻度尺量出橡皮條的長度B．用刻度尺量出兩細線的長度C．用鉛筆在白紙上標記出小圓環(huán)的位置D．用鉛筆在白紙上標記出兩細線的方向CD(3)撤掉一個測力計，用另一個測力計把小圓環(huán)拉到________________________________，由測力計的示數(shù)得到拉力F的大小，沿細線標記此時F的方向。(4)選擇合適標度，由步驟(2)的結(jié)果在白紙上根據(jù)力的平行四邊形定則作F1和F2的合成圖，得出合力F′的大小和方向；按同一標度在白紙上畫出力F的圖示。(5)比較F′和F的________________________________，從而判斷本次實驗是否驗證了力的平行四邊形定則。步驟(2)中小圓環(huán)停止時的位置大小和方向是否在誤差范圍內(nèi)相同[解析]

(2)記錄在兩個分力作用下橡皮條的形變量(即小圓環(huán)的位置)以及兩個分力的方向即可，C、D正確。(3)換用一個力時，這個力產(chǎn)生的效果和剛才的兩個力產(chǎn)生的效果必須一致，即兩次小圓環(huán)停止時的位置相同。(5)利用平行四邊形定則求得兩個分力產(chǎn)生的效果與一個力產(chǎn)生的效果在誤差范圍內(nèi)相同時，即可驗證平行四邊形定則的正確性。規(guī)律方法

為減小實驗誤差，應注意的事項(1)同一實驗中的兩只彈簧測力計的選取方法是：將兩只彈簧測力計鉤好后對拉，若兩只彈簧測力計在拉的過程中，讀數(shù)相同，則可選，使用時彈簧測力計與板面平行．(2)在滿足合力不超過彈簧測力計量程及橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應使拉力盡量大一些，以減小誤差．(3)畫力的圖示時，應選定恰當?shù)臉硕?，盡量使圖畫得大一些，但也不要太大而畫出紙外．要嚴格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力．(4)在同一次實驗中，橡皮條拉長時輕質(zhì)圓環(huán)到達的位置結(jié)點O一定要相同．[跟進訓練]2．實驗小組采用圖甲裝置驗證“力的平行四邊形定則”．(1)如圖乙所示，分別將彈簧測力計連接在兩根細繩的末端，沿任意兩條射線方向拉細繩，使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合，記錄兩個拉力的____________．(2)直接用一個彈簧測力計去拉細繩，使________________________________，記錄這個拉力的________________．(3)用作圖法作出三個力，觀察三個力構(gòu)成的幾何圖形，看是符合平行四邊形定則．若用彈性繩替換細繩，________(選填“影響”或“不影響”)實驗結(jié)果．大小和方向匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合大小和方向不影響[解析]

(1)畫出力的圖示，要記錄力的大小、方向和作用點，而題圖中已經(jīng)記錄了作用點也就是定位圓，因此只要再記錄力的大小和方向即可．(2)由于合力和分力的效果相同，因此仍使匯力圓環(huán)與平板上的定位圓重合．同樣要記錄拉力的大小和方向．(3)由于細繩只是記錄拉力的方向，因此將細繩換成彈性繩，對實驗結(jié)果沒有影響．考點3合力的計算1．合力與分力的關(guān)系(1)力的合成遵循平行四邊形定則，如圖所示，F(xiàn)即表示F1與F2的合力．(2)合力和分力的大小關(guān)系：兩分力與它們的合力，構(gòu)成三角形三邊的關(guān)系．①兩分力大小不變時，合力F隨θ的增大而減小，隨θ的減小而增大．②當θ＝0時，F(xiàn)有最大值，F(xiàn)max＝F1＋F2；當θ＝180°時，F(xiàn)有最小值，F(xiàn)min＝|F1－F2|；合力大小的范圍為|F1－F2|≤F≤F1＋F2．③合力F既可能大于、也可能等于或小于任意一個分力．2．合力的計算方法(1)作圖法：作圖法就是用作圖工具根據(jù)平行四邊形定則作出平行四邊形，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：注意：在同一個圖上的各個力，必須采用同一標度，并且所選力的標度的大小要適當．(2)計算法：常見求合力的三種特殊情況類型作圖合力的計算兩分力相互垂直兩分力大小相等，夾角為θ類型作圖合力的計算合力與其中一個分力垂直思路點撥：夾角為0時，合力為它們之和；夾角為180°時，合力是它們之差．角度1合力的范圍【典例3】有兩個大小恒定的共點力，它們的合力大小F與兩力之間夾角θ的關(guān)系如圖所示，則這兩個力的大小分別是(

)A．6N和3N

B．9N和3NC．9N和6N D．12N和6N√B

[設(shè)兩個力大小分別為F1、F2，由題圖得到：當兩力夾角為0時，F(xiàn)1＋F2＝12N，當兩力夾角為180°時，F(xiàn)1－F2＝6N，聯(lián)立解得：F1＝9N，F(xiàn)2＝3N，故B正確，A、C、D錯誤．]角度2合力的計算【典例4】如圖所示為一座大型斜拉橋，假設(shè)橋中某對鋼索與豎直方向的夾角都是60°，每根鋼索中的拉力大小都是3×104N，那么它們對塔柱形成的合力是多少？方向怎樣？[解析]法一：作圖法．自O(shè)點引兩條有向線段OA和OB，它們跟豎直方向間的夾角都為60°．取單位長度為1×104N，則OA和OB的長度都是3個單位長度．甲量得對角線OC長為3個單位長度，所以合力的大小為F＝3×1×104N＝3×104N方向沿兩鋼索拉力夾角的角平分線，如圖甲所示．

乙[答案]

大小為3×104N方向沿兩鋼索拉力夾角的角平分線規(guī)律方法

作圖法與計算法(1)作圖法直觀，但不精確，作圖時各力必須選定統(tǒng)一標度，作圖要規(guī)范．(2)計算法比較準確，是數(shù)學知識在物理上的綜合應用，應用時，要設(shè)法構(gòu)成直角三角形，然后再利用三角函數(shù)或勾股定理等列式求解．[跟進訓練]3．(角度1)下列各組力作用在物體上，可能使物體做勻速直線運動的是(

)A．6N，3N，10N B．5N，5N，5NC．12N，1N，9N D．3N，5N，9N√B

[6N和3N的合力取值范圍為[3N，9N]，10N不在其范圍內(nèi)，所以合力不可能為零，不能使物體做勻速直線運動，故A不符合題意；5N和5N的合力取值范圍為[0N，10N]，5N在其范圍內(nèi)，所以合力可能為零，可能使物體做勻速直線運動，故B符合題意；12N和1N的合力取值范圍為[11N，13N]，9N不在其范圍內(nèi)，所以合力不可能為零，不能使物體做勻速直線運動，故C不符合題意；3N和5N的合力取值范圍為[2N，8N]，9N不在其范圍內(nèi)，所以合力不可能為零，不能使物體做勻速直線運動，故D不符合題意．故選B．]

√學習效果·隨堂評估自測1．(多選)關(guān)于合力與分力，下列說法正確的是(

)A．合力與分力是等效的B．合力與分力的性質(zhì)相同C．合力與分力同時作用在物體上D．合力與分力的性質(zhì)不影響作用效果√AD

[合力與分力是等效替代關(guān)系，合力產(chǎn)生的效果與幾個分力共同作用時的效果是相同的，因而合力與分力不是同時作用在物體上的，也不涉及力的性質(zhì)問題，故A、D正確，B、C錯誤．]√2．如圖所示，兩人同時用大小相等的力沿不同方向拉小船，下列幾種情況中，合力最小的是(

)√A

B

C

DD

[合力與分力遵循平行四邊形定則，兩個力大小不變，則夾角越小，合力越大，夾角越大，合力越?。蔬xD．]3．在“驗證力的平行四邊形定則”實驗中，某同學用圖釘把白紙固定在水平放置的木板上，將橡皮條的一端固定在板上一點，兩個細繩套系在橡皮條的另一端．用兩個彈簧測力計分別拉住兩個細繩套，互成角度地施加拉力，使橡皮條伸長，結(jié)點到達紙面上某一位置，如圖所示