高中物理 第4章 怎樣求合力與分力 4.1 怎樣求合力課件 滬科版必修1

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1、4.1怎樣求合力第4章怎樣求合力與分力目標(biāo)定位1.知道合力與分力的概念及力的合成的概念.2.理解平行四邊形定則是一切矢量合成的普遍法則，會(huì)用平行四邊形定則求合力，知道分力與合力間的大小關(guān)系.3.知道共點(diǎn)力的概念，會(huì)用作圖法、計(jì)算法求合力.內(nèi)容索引知識(shí)探究新知探究 點(diǎn)點(diǎn)落實(shí)達(dá)標(biāo)檢測(cè)當(dāng)堂檢測(cè) 鞏固反饋知識(shí)探究知識(shí)探究答案答案作用效果相同，可以等效替代.如圖1所示，用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)A可把物體提起懸掛在空中，用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)B、C也可以把該物體提起懸掛在空中，那么一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的力與兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的力有什么關(guān)系？一、合力與分力答案問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)圖11.合力與分力：當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí)，如果

2、能用另外一個(gè)力 它們，并且它的作用效果跟原來(lái)那幾個(gè)力的共同作用效果 ，那么這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 ，那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的 .2.合力與分力的關(guān)系(1)等效性：合力與分力產(chǎn)生的效果 ，可以 .(2)同體性：各個(gè)分力是作用在 上的，作用在不同物體上的力不能求合力.要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉代替相同合力分力相同等效替代同一物體二、用平行四邊形定則求合力答案答案不等于.1.如圖1中，彈簧測(cè)力計(jì)A的示數(shù)為F，彈簧測(cè)力計(jì)B、C的示數(shù)分別為F1、F2，F(xiàn)1、F2的示數(shù)相加正好等于F嗎？答案問(wèn)題設(shè)計(jì)問(wèn)題設(shè)計(jì)答案答案等效替代；2.按教材提供的實(shí)驗(yàn)探究方法做一做該實(shí)驗(yàn)，并回答下列問(wèn)題.(1)兩次實(shí)驗(yàn)要把橡皮筋的下端拉到同一

3、位置，這體現(xiàn)了什么物理思想？答案答案答案平行四邊形.(2)嚴(yán)格按照力的圖示法作出兩分力F1、F2及它們的合力F.用虛線把合力F的箭頭端分別與兩個(gè)分力的箭頭端連接，所成的圖形是什么？答案答案合力隨著兩分力間夾角的增大而減小，隨著兩分力間夾角的減小而增大.3.用硬紙板剪成五個(gè)寬度相同的長(zhǎng)條，其中四個(gè)兩兩長(zhǎng)度分別相等，第五個(gè)較長(zhǎng)些，然后用螺絲釘鉚住(AE與BC、CD不要鉚住)，如圖2所示.其中AB表示一個(gè)分力，AD表示另一個(gè)分力，AC表示合力.答案圖2(1)改變BAD的大小，觀察兩分力間的夾角變化時(shí)合力如何變化？答案答案不一定.合力與分力的大小符合三角形三邊的關(guān)系，由幾何知識(shí)知，三角形兩邊之和大于第

4、三邊，兩邊之差小于第三邊，因此合力大小的范圍為|F1F2|FF1F2.例如：F15 N，F(xiàn)24 N，合力1 NF9 N，合力F的最小值為1 N，比任何一個(gè)分力都小.(2)合力一定大于其中一個(gè)分力嗎？答案1.力的合成遵守 定則.(如圖3所示)，平行四邊形的兩鄰邊表示 ， 表示合力的大小和方向.要點(diǎn)提煉要點(diǎn)提煉圖3平行四邊形兩分力對(duì)角線2.合力與兩分力的大小關(guān)系兩分力大小不變時(shí)，合力F隨夾角的增大而 ，隨的減小而 .(1)F的最大值：當(dāng)0時(shí)，F(xiàn)max ；(2)F的最小值：當(dāng)180時(shí)，F(xiàn)min ；(3)合力大小的范圍：|F1F2|FF1F2.注意注意合力F既可以大于、也可以等于或小于原來(lái)的任意一個(gè)分

5、力.減小增大F1F2|F1F2|三、矢量和標(biāo)量1.矢量：在物理學(xué)中，把既有大小又有 ，并且按定則進(jìn)行合成的物理量稱為矢量.2.標(biāo)量：只有大小、 的物理量稱為標(biāo)量.3.矢量和標(biāo)量的區(qū)別兩者運(yùn)算法則不同.矢量運(yùn)算遵循.標(biāo)量的合成按照算術(shù)法則相加.如質(zhì)量分別為m13 kg，m24 kg的兩個(gè)物體的總質(zhì)量一定等于7 kg，而F13 N、F24 N的兩個(gè)力的合力，卻可以等于17 N之間的任何一個(gè)值.方向平行四邊形沒(méi)有方向平行四邊形定則注意注意有方向的物理量不一定是矢量.如電流有方向，但電流的運(yùn)算不遵循平行四邊形定則，所以電流是標(biāo)量.四、計(jì)算合力大小的方法1.圖解法選標(biāo)度 作F1、F2的圖示 作平行四邊形

6、 用刻度尺量對(duì)角線長(zhǎng)度 計(jì)算合力大小用量角器量F與F1(或F2)的夾角 得出合力方向2.計(jì)算法可以根據(jù)平行四邊形定則作出力的示意圖，然后由幾何關(guān)系求解對(duì)角線，其長(zhǎng)度即為合力大小.(1)相互垂直的兩個(gè)力的合成(即90)：F合 ，F(xiàn)合與F1的夾角的正切值tan (如圖4所示).圖4(2)兩個(gè)等大的力的合成：平行四邊形為菱形，利用其對(duì)角線互相垂直平分的特點(diǎn)可解得F合 (如圖5所示).若120，則合力大小等于分力大小(如圖6所示).圖6圖5一、合力與分力的關(guān)系一、合力與分力的關(guān)系例例1關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F1、F2與其合力F的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是A.F大小隨F1、F2間夾角的增大而增大B.F大

7、小隨F1、F2間夾角的增大而減小C.F大小一定比任何一個(gè)分力都大D.F大小不能小于F1、F2中最小者答案解析典典例精析例精析解析解析合力隨兩分力間夾角的增大而減小，合力大小的范圍為|F1F2|FF1F2，例如，當(dāng)F15 N、F26 N時(shí)，1 NF11 N，F(xiàn)可以比F1、F2中的最小者小，也可以比F1、F2中的最大者大，故只有選項(xiàng)B正確.例例2大小分別是30 N和25 N的兩個(gè)共點(diǎn)力，對(duì)于它們合力大小的判斷，下列說(shuō)法正確的是A.0F55 N B.25 NF30 NC.25 NF55 N D.5 NF55 N答案解析解析解析合力的最小值Fmin30 N25 N5 N合力的最大值Fmax30 N25

8、 N55 N所以選項(xiàng)D正確.二、求合力的方法二、求合力的方法例例3楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國(guó)自行設(shè)計(jì)建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋，如圖7甲所示.挺拔高聳的208米主塔似一把利劍直刺穹蒼，塔的兩側(cè)32對(duì)鋼索連接主梁，呈扇面展開(kāi)，如巨型琴弦，正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲.乙圖是斜拉橋鋼索的簡(jiǎn)化圖，假設(shè)斜拉橋中某對(duì)鋼索與豎直方向的夾角都是30，每根鋼索中的拉力都是3104 N，那么它們對(duì)塔柱形成的合力有多大？方向如何？圖7答案答案5.2104 N方向豎直向下答案解析解析解析把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個(gè)分力，以它們?yōu)猷忂叜嫵鲆粋€(gè)平行四邊形，其對(duì)角線就表示它們的合力.由對(duì)稱性可知

9、，合力方向一定沿塔柱豎直向下.下面用兩種方法計(jì)算這個(gè)合力的大小.解法一作圖法(如圖甲所示)自O(shè)點(diǎn)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(zhǎng)度為1104 N，則OA和OB的長(zhǎng)度都是3個(gè)單位長(zhǎng)度.量得對(duì)角線OC長(zhǎng)為5.2個(gè)單位長(zhǎng)度，所以合力的大小為F5.21104 N5.2104 N.解法二計(jì)算法(如圖乙所示)根據(jù)這個(gè)平行四邊形是一個(gè)菱形的特點(diǎn)，如圖乙所示，連接AB，交OC于D，則AB與OC互相垂直平分，即AB垂直于OC，在直角三角形AOD中，AOD30，課堂要點(diǎn)小結(jié)一、合力與分力1.力的合成遵守平行四邊形定則.2.合力與分力的大小關(guān)系(1)合力隨兩分力間夾角的增大而減小，隨

10、夾角的減小而增大；合力大小的范圍為|F1F2|FF1F2.(2)合力可以比其中任一個(gè)分力大，也可以比其中任一個(gè)分力小，還可以等于其中任一個(gè)分力.二、計(jì)算合力的方法1.作圖法：需嚴(yán)格作出力的圖示及平行四邊形.2.計(jì)算法：只需作出力的示意圖和力的平行四邊形，然后根據(jù)幾何關(guān)系或三角函數(shù)求解.三、矢量與標(biāo)量矢量合成遵循平行四邊形定則，標(biāo)量合成用算術(shù)法則相加.達(dá)標(biāo)檢測(cè)達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(合力與分力的關(guān)系合力與分力的關(guān)系)兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F115 N，F(xiàn)28 N，它們的合力大小不可能等于A.9 N B.25 N C.8 N D.21 N答案1234. . .解析解析解析F1、F2的合力范圍是F1F2FF1

11、F2，故7 NF23 N，不在此范圍的是25 N，應(yīng)選擇B項(xiàng).2.(矢量和標(biāo)量矢量和標(biāo)量)(多選)關(guān)于矢量和標(biāo)量，下列說(shuō)法中正確的是A.矢量是既有大小又有方向的物理量B.標(biāo)量是既有大小又有方向的物理量C.位移10 m比5 m小D.10比5的溫度低答案1234解析解析解析由矢量和標(biāo)量的定義可知，A對(duì)，B錯(cuò)；位移的正、負(fù)號(hào)只表示方向，不表示大小，其大小由數(shù)值的絕對(duì)值決定，因此10 m表示的位移比5 m表示的位移大，溫度的正、負(fù)號(hào)表示溫度的高低，10比5的溫度低，C錯(cuò)，D對(duì).3.(求合力的方法求合力的方法)水平橫梁一端A插在墻壁內(nèi)，另一端裝有一小滑輪B.一輕繩的一端C固定于墻壁上，另一端跨過(guò)滑輪后懸

12、掛一質(zhì)量為m10 kg的重物，CBA30，如圖8所示，則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10 N/kg)答案1234解析圖8解析解析懸掛重物的繩的張力是Tmg100 N，小滑輪受到繩的作用力為沿BC、BD繩兩拉力的合力，如圖所示.從圖中可看出，CBD120，CBFDBF60，即CBF是等邊三角形，故F100 N.12344.(求合力的方法求合力的方法)物體只受兩個(gè)力F1和F2的作用，F(xiàn)130 N，方向水平向左，F(xiàn)240 N，方向豎直向下，求這兩個(gè)力的合力F.1234答案答案50 N，方向?yàn)榕cF1的夾角為53斜向左下答案解析解析解析解法一作圖法取單位長(zhǎng)度為10 N的力，則分別取3個(gè)單位長(zhǎng)度、4個(gè)單位長(zhǎng)度，自O(shè)點(diǎn)引兩條有向線段OF1和OF2分別表示力F1、F2.以O(shè)F1和OF2為兩個(gè)鄰邊作平行四邊形如圖所示，則對(duì)角線OF就是所求的合力F.量出對(duì)角線的長(zhǎng)度為5個(gè)單位長(zhǎng)度，則合力的大小F510 N50 N.用量角器量出合力F與分力F1的夾角為53，方向斜向左下.1234解法二計(jì)算法實(shí)際上是先運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，再回到物理情景中.在如圖所示的平行四邊形中，OFF1為直角三角形，根據(jù)直角三角形的幾何關(guān)系，可以求得斜邊OF的長(zhǎng)度和OF與OF1間的夾角，將其轉(zhuǎn)化為物理問(wèn)題，就可以求出合力F的大小和方向，1234合力F與F1的夾角為53，方向斜向左下.