高中物理 第四章 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 4.1 1怎樣求合力怎樣求合力自主閱讀自我檢測(cè)一、合力與分力1.共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體上的同一點(diǎn),或者它們的延長(zhǎng)線都相交于一點(diǎn),這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。2.合力與分力一個(gè)力的作用效果如果跟其他幾個(gè)力的共同作用效果相同,這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。自主閱讀自我檢測(cè)3.下圖中一個(gè)成年人或兩個(gè)小孩都能提起相同質(zhì)量的一桶水,這是我們常見的情景。兩個(gè)小孩的合力作用效果與那個(gè)成年人相同嗎?提示:力作用效果相同。自主閱讀自我檢測(cè)二、用平行四邊形定則求合力1.力的合成:求幾個(gè)力的合力的過程。2.力的合成的法則平行四邊形定則求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力的合力,可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰

2、邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向,這就是力的平行四邊形定則。3.求兩個(gè)共點(diǎn)力的合力時(shí),根據(jù)平行四邊形定則,合力的大小跟兩個(gè)已知力的夾角有關(guān)系。當(dāng)兩者夾角分別為0和180時(shí),分別取得最大值和最小值,可見合力的取值范圍是|F1-F2|FF1+F2。4.“合力一定大于任一分力,分力一定小于合力”的說法對(duì)嗎?為什么?提示:不對(duì)。合力與分力滿足的是平行四邊形定則,平行四邊形的邊長(zhǎng)不一定小于對(duì)角線長(zhǎng)度。自主閱讀自我檢測(cè)三、矢量和標(biāo)量 自主閱讀自我檢測(cè)1.正誤辨析(1)合力與分力是同時(shí)作用在物體上的力。 ()(2)合力產(chǎn)生的效果與分力共同產(chǎn)生的效果一定相同。 ()(3)兩個(gè)力的合

3、力一定等于這兩個(gè)力的代數(shù)和。 ()(4)兩個(gè)力的合力的方向可能與兩個(gè)分力的方向都不同。 ()(5)不是同時(shí)作用在同一物體上的力也能進(jìn)行力的合成。 ()答案:(1)(2)(3)(4)(5)2.大小分別是30N和25N的兩個(gè)共點(diǎn)力,對(duì)于它們合力F大小的判斷,下列說法正確的是()A.0F55NB.25NF30NC.25NF55ND.5NF55N解析:合力的最小值Fmin=30N-25N=5N,合力的最大值Fmax=30N+25N=55N,所以選項(xiàng)D正確。答案:D自主閱讀自我檢測(cè)3.水平地面上放著一個(gè)箱子,當(dāng)它受到一個(gè)水平向東16N的拉力和一個(gè)水平向南12N的拉力作用時(shí),這兩個(gè)拉力的合力大小為多少?方

4、向指向哪里?解析:建立平行四邊形,如圖所示,因?yàn)樵撈叫兴倪呅螢榫匦?所以可用勾股定理計(jì)算出F的大小所以得=37,即合力的方向?yàn)闁|偏南37。答案:20N東偏南37角知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二合力與分力合力與分力問題導(dǎo)引如圖所示,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?要點(diǎn)提示:作用效果相同,可以等效替代。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)歸納1.合力與分力的“三性”(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?2)同體性:各個(gè)分力是作用在同一物體上的。分力與合力是對(duì)同一物體而言

5、,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。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二2.合力與分力間的大小關(guān)系當(dāng)兩分力F1、F2大小一定時(shí),(1)最大值:兩力同向時(shí)合力最大,F=F1+F2,方向與兩力同向;(2)最小值:兩力方向相反時(shí),合力最小,F=|F1-F2|,方向與兩力中較大的力同向;(3)合力范圍:兩分力的夾角(0180)不確定時(shí),合力大小隨夾角的增大而減小,所以合力大小的范圍是|F1-F2|FF1+F2。3.三個(gè)力合力范圍的確定(1)最大值:當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí),合力F最大,Fmax=F1+F2+F3。(2)最小值:若其中兩個(gè)較小的分力之

6、和F1+F2F3時(shí),合力的最小值為零,即Fmin=0;若其中兩個(gè)較小的分力之和F1+F2F3時(shí),合力的最小值Fmin=F3-(F1+F2)。(3)合力的取值范圍:FminFF1+F2+F3。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二典例剖析【例1】 (多選)關(guān)于兩個(gè)共點(diǎn)力與它們的合力,下列說法正確的是()A.合力與這兩個(gè)力的性質(zhì)相同B.合力與這兩個(gè)力的共同作用效果相同C.夾角0180時(shí),合力隨兩個(gè)共點(diǎn)力的夾角的減小而變大D.合力一定比原來的每一個(gè)力都大解析:合力與分力是等效替代關(guān)系,合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用的效果相同,兩個(gè)力的性質(zhì)可以不同,A錯(cuò),B對(duì);根據(jù)平行四邊形的變化特點(diǎn)可知,夾角越小,合力越大,C對(duì);合力

7、可能比分力大,也可能比分力小,還可能與分力大小相等,D錯(cuò)。答案:BC知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二規(guī)律方法關(guān)于合力、分力的兩個(gè)注意事項(xiàng)(1)在力的合成中分力是實(shí)際存在的,每一個(gè)分力都有對(duì)應(yīng)的施力物體,而合力沒有與之對(duì)應(yīng)的施力物體。(2)合力為各分力的矢量和,合力不一定比分力大,它可能比分力大,也可能比分力小,還有可能和分力大小相等。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F1=15N,F2=8N,它們的合力大小不可能等于()A.9N B.25NC.8N D.21N解析:F1、F2的合力范圍是F1-F2FF1+F2,故7NF23N,不在此范圍的是25N,應(yīng)選擇B項(xiàng)。答案:B知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二共點(diǎn)

8、力的合成共點(diǎn)力的合成問題導(dǎo)引如圖甲、乙所示情景中,物體受到的各力的作用線有何特點(diǎn)?如何計(jì)算F1、F2的合力的大小?要點(diǎn)提示:物體受到的各力作用于物體上的同一點(diǎn)或它們的作用線交于一點(diǎn),利用平行四邊形定則。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)歸納求兩個(gè)力的合力的法則是平行四邊形定則,具體合力的大小和方向的求解方法有兩種: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(cè)量工具測(cè)量出合力的大小、方向,具體操作流程如下:知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二2.計(jì)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(shí)求解對(duì)角線,即為合力。以下為求合力的三種特殊情況:知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二典例剖析【例2】 楊浦大橋是一座跨越

9、黃浦江的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋,如圖甲所示。挺拔高聳的208米主塔似一把利劍直刺穹蒼,塔的兩側(cè)有32對(duì)鋼索連接主梁,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3104N,那么它們對(duì)塔柱形成的合力有多大?方向如何?知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二解析: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,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1

10、104N,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F=5.21104N=5.2104N。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二答案:5.2104N方向豎直向下知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二規(guī)律方法計(jì)算法求合力時(shí)常用到的幾何知識(shí)(1)應(yīng)用直角三角形中的邊角關(guān)系求解,用于平行四邊形的兩邊垂直,或平行四邊形的對(duì)角線垂直的情況。(2)應(yīng)用等邊三角形的特點(diǎn)求解。(3)應(yīng)用相似三角形的知識(shí)求解,用于矢量三角形與實(shí)際三角形相似的情況。知識(shí)點(diǎn)一知識(shí)點(diǎn)二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2水平橫梁一端A插入墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪B。一輕繩的一端C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m=10kg的重物,CBA

11、=30,如圖所示,則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10N/kg)()解析:懸掛重物的繩的張力是T=mg=100N,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,CBD=120,CBF=DBF=60,即CBF是等邊三角形,故F=100N。答案:C12341.(多選)關(guān)于分力與合力,下列說法正確的是()A.合力和分力同時(shí)作用在同一物體上B.分力作用于物體上共同產(chǎn)生的效果與合力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果是相同的C.各個(gè)分力一定是同一性質(zhì)的力才可以進(jìn)行合成D.各個(gè)分力必須是同一個(gè)物體同一時(shí)刻受到的力才能進(jìn)行力的合成解析:合力是各個(gè)分力的等效替代,二者本質(zhì)是同一作用效果、兩種發(fā)生

12、原因的不同表述,并不是同時(shí)作用于物體上,A錯(cuò),B正確。各個(gè)分力可以是不同性質(zhì)的力,也可以是同一性質(zhì)的力,C錯(cuò)。同一時(shí)刻同一物體受到的幾個(gè)力可以合成為一個(gè)力,D正確。答案:BD12342.下列四幅圖展示了某同學(xué)做引體向上運(yùn)動(dòng)前的四種抓杠姿勢(shì),其中手臂受力最小的是()解析:由題圖可知,D項(xiàng)中手臂受力是B項(xiàng)中的2倍,肯定不是最小,排除D項(xiàng);兩拉力的合力等于重力,恒定不變。故兩手臂之間的夾角越大,拉力越大,B正確。答案:B12343.兩個(gè)共點(diǎn)力同向時(shí)合力為a,反向時(shí)合力為b,當(dāng)兩個(gè)力垂直時(shí),合力大小為()12344.如圖所示,一條小船在河中向正東方向行駛,船上掛起一風(fēng)帆,帆受側(cè)向風(fēng)作用,風(fēng)力F1大小為100N,方向?yàn)闁|偏南30,為了使船受到的合力恰能沿正東方向,岸上一人用一根繩子拉船,繩子取向與河岸垂直,求風(fēng)力和繩子拉力的合力大小及繩子拉力F2的大小。1234