高一物理配套課件：第2章第5節(jié)《力的合成》（教科版必修1）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二章力 第五節(jié) 1 知道什么是共點(diǎn)力 力的合成 合力 2 理解力的平行四邊形定則 3 會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力的合力 4 能通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力的合成遵循平行四邊形定則 一 幾個(gè)力可用一個(gè)力來(lái)替代1 合力 分力 1 合力與分力 當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí) 如果一個(gè)力的跟這幾個(gè)力的共同作用相同 這一個(gè)力叫做那幾個(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 等效替代關(guān)系 作用效果 效果 合力 分力 2 力的合成求幾個(gè)力的的過(guò)程 3 共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在 或者它們的作用線 這幾個(gè)力就叫做共點(diǎn)力 合力 同一點(diǎn)上 相交 于同一點(diǎn) 二 探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律1 實(shí)驗(yàn)器材 2 實(shí)驗(yàn)步驟 1 在水平放置的圖板上固定一張白紙 將橡皮筋的一端固定在圖板上的K點(diǎn)處 橡皮筋的自然長(zhǎng)度為 如圖所示 KE 2 如圖所示 讓橡皮筋在互成120 的兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的共同作用下 沿KE方向由E點(diǎn)伸長(zhǎng)至O點(diǎn) 讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的分別為F1和F2 在同一張紙上畫出力F1和F2的圖示 示數(shù) 3 撤去F1和F2 如圖所示 用一個(gè)直接拉著橡皮筋沿KE伸長(zhǎng)到點(diǎn) 讀出此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為F 在同一張紙上畫出力F的圖示 彈簧測(cè)力計(jì) O 4 作圖分析得出結(jié)論用表示兩個(gè)共點(diǎn)力F1 F2的線段為 作平行四邊形 對(duì)角線的 和 與F的大小和方向相同 5 改變F1和F2的大小和方向 重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)和作圖 鄰邊 長(zhǎng)短 方向 合力一定大于分力嗎 提示 合力不一定大于分力 因?yàn)槠叫兴倪呅蔚膶?duì)角線不一定比平行四邊形鄰邊長(zhǎng) 再如 同一條直線上 方向相反的兩個(gè)力合成 合力一定比其中一個(gè)力小 所以合力不一定大于分力 合力可以比任何一個(gè)分力都小 三 互成直角的兩個(gè)力的合成1 作圖法 從力的作用點(diǎn)起 依兩個(gè)分力的作用方向按同一 作出兩個(gè)分力F1和F2 并把F1 F2作為 作出平行四邊形 這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度按同一標(biāo)度表示 的大小 對(duì)角線的方向就是 的方向 通?？梢杂昧拷瞧髦苯恿砍龊狭與 的夾角 標(biāo)度 鄰邊 合力 合力 某一分力 2 計(jì)算法 可以根據(jù)平行四邊形法則作出示意圖 然后由幾何知識(shí)求解對(duì)角線 即為合力 相互垂直的兩個(gè)力的合成 如圖所示 F 若合力F與分力F1的夾角為 則tan F2 F1 一 合力與分力的關(guān)系1 正確理解合力與分力 1 合力與幾個(gè)分力間是等效替代關(guān)系 受力分析時(shí) 分力與合力不能同時(shí)作為物體所受的力 2 只有同一物體同時(shí)受到的力才能合成 2 二個(gè)力的合成 1 兩力方向相同時(shí) 合力最大 F F1 F2 方向與兩力同向 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 2 兩力成某一角度 時(shí) 如圖所示 三角形AOC的每一條邊對(duì)應(yīng)一個(gè)力 由幾何知識(shí)可知 兩邊之和大于第三邊 兩邊之差小于第三邊 即 F1 F2 F F1 F2 因此合力大小的范圍是 F1 F2 F F1 F2 3 夾角 越大 合力就越小 合力可以大于等于兩分力中的任何一個(gè)力 也可以小于等于兩分力中的任何一個(gè)力 3 三個(gè)力的合成 1 若三個(gè)共點(diǎn)力F1 F2 F3的合力為F 顯然 當(dāng)三個(gè)力方向相同時(shí) 合力F最大 Fmax F1 F2 F3 2 若三個(gè)力中任何一個(gè)力在另外兩個(gè)力的合力的變化范圍內(nèi) 則合力F最小值為零 Fmin 0 若三個(gè)力中任何一個(gè)力不在另外兩個(gè)力的合力的變化范圍內(nèi) 則當(dāng)F1與F2方向相同且與F3方向相反時(shí) 合力F最小 Fmin F3 F1 F2 二 合力的求解方法1 作圖法 要選取統(tǒng)一標(biāo)度 嚴(yán)格作出力的圖示以及平行四邊形 用統(tǒng)一標(biāo)度去度量作出的平行四邊形的對(duì)角線 求出合力的大小 再量出對(duì)角線與某一分力的夾角 求出合力的方向 2 計(jì)算法 設(shè)共點(diǎn)力F1 F2的夾角為 作出力的合成示意圖 如圖所示 則F的大小等于OC的長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的力的大小 F的方向與F1成 角 由圖可看出 OC是平行四邊形OACB的一條對(duì)角線 OC又是三角形OAC的一條邊 可見 一旦作出了力的合成示意圖 就將求解合力的物理問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)的幾何問題了 三 共點(diǎn)力合成的實(shí)驗(yàn)探究1 不要直接以橡皮筋端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn) 可用一段細(xì)繩連兩細(xì)繩套 以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn) 應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些 以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置 2 在同一次實(shí)驗(yàn)中 使橡皮筋拉長(zhǎng)時(shí)結(jié)點(diǎn)O的位置一定要相同 3 不要用老化的橡皮筋 檢查方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮筋 要反復(fù)做幾次 使橡皮筋拉到相同的長(zhǎng)度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有無(wú)變化 4 細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)一些 便于確定力的方向 不要直接沿細(xì)繩套的方向畫直線 應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn) 去掉細(xì)繩套后 再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連一直線確定力的方向 5 在同一次實(shí)驗(yàn)中 畫力的圖示所選定的標(biāo)度要相同 并且要恰當(dāng)選取標(biāo)度 使所作力的圖示稍大一些 合力與分力關(guān)系的理解 關(guān)于兩個(gè)力的合力 下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A 兩個(gè)力的合力一定大于每個(gè)分力B 兩個(gè)力的合力可能小于較小的那個(gè)分力C 兩個(gè)力的合力一定小于或等于兩個(gè)分力D 當(dāng)兩個(gè)力大小相等時(shí) 它們的合力可能等于分力大小 解析 設(shè)分力F1與分力F2的夾角為 根據(jù)力的平行四邊形定則 合力F為以F1 F2為鄰邊的平行四邊形所夾的對(duì)角線 如圖所示 當(dāng) 0 時(shí) F F1 F2 當(dāng) 180 時(shí) F F1 F2 以上分別為合力F的最大值和最小值 當(dāng)F1 F2且夾角 180 時(shí) 合力F 0 小于任何一個(gè)分力 當(dāng)F1 F2 夾角 120 時(shí) 合力F F1 F2 故本題的正確答案為選項(xiàng)A C 答案 AC 針對(duì)訓(xùn)練 1 下列幾組力的合力中 其最小值可能為0的是 A 5N 7N 8NB 2N 3N 5NC 10N 1N 5ND 10N 10N 10N解析 先分析每組力中任意兩個(gè)力的合力大小范圍 看第三個(gè)力是否在這個(gè)范圍里 如果第三個(gè)力與這兩個(gè)力的大小可能相等 則其最小值可能為0 答案 ABD 合力的計(jì)算 一個(gè)物體受到大小相等的兩個(gè)拉力作用 每個(gè)拉力都是100N 夾角為90 求這兩個(gè)力的合力 解析 解法一 作圖法 取4mm長(zhǎng)線段表示20N 作出平行四邊形如圖所示 量得對(duì)角線長(zhǎng)為28mm 則合力F大小為140N 方向沿F1 F2夾角的平分線 與F1夾角為45 答案 141 4N 與F1的夾角為45 題后總結(jié) 1 求解矢量時(shí)要注意不僅要求出其大小 還要求出其方向 其方向經(jīng)常用它與已知矢量的夾角表示 2 比較兩種解法 分析可知應(yīng)用計(jì)算法求解較為精確 作圖法的精確度相對(duì)差些 但在測(cè)量誤差允許范圍內(nèi) 所得的結(jié)果還是一致的 3 用作圖法求合力時(shí) 要采用統(tǒng)一的標(biāo)度 要標(biāo)出箭頭 且實(shí)線 虛線要分明 針對(duì)訓(xùn)練 2 在例2中 1 如果兩個(gè)力夾角為60 求合力大小和方向 2 如果兩個(gè)力夾角為120 合力又如何 2 兩個(gè)力合成出現(xiàn)等邊三角形 如圖所示 故F F1 100N 方向沿兩分力夾角的平分線 探究共點(diǎn)力合成的規(guī)律 在 探究力的平行四邊形定則 實(shí)驗(yàn)中 需要將橡皮筋的一端固定在水平木板上 另一端系上兩根細(xì)繩 細(xì)繩的另一端都有繩套 如圖所示 實(shí)驗(yàn)中需用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住繩套 并互成角度地拉橡皮筋 某同學(xué)認(rèn)為在此過(guò)程中必須注意以下幾項(xiàng) A 兩根細(xì)繩必須等長(zhǎng)B 橡皮筋應(yīng)與兩繩夾角的平分線在同一直線上C 在使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)要注意使彈簧測(cè)力計(jì)與木板平面平行D 用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí) 兩彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)要保持相同E 用兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí) 兩彈簧測(cè)力計(jì)拉力方向要互成90 角 便于求兩個(gè)力的合力 其中正確的是 填字母 解析 在本實(shí)驗(yàn)中細(xì)繩只記錄作用力的方向 兩繩不必等長(zhǎng) 兩力合成時(shí) 其合力方向不一定在兩分力的夾角平分線上 因此 不必使橡皮筋與兩繩夾角的平分線在同一直線上 實(shí)驗(yàn)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)應(yīng)與木板平面平行 使讀數(shù)與繩作用力相等 則選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 兩彈簧測(cè)力計(jì)拉繩套時(shí) 兩力的大小可以不同 兩力的方向也不一定要互相垂直 夾角不宜太大 也不宜太小 選項(xiàng)D E錯(cuò)誤 答案 C 針對(duì)訓(xùn)練 3 李明同學(xué)在做 互成角度的兩個(gè)力的合成 實(shí)驗(yàn)時(shí) 利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)以及兩只彈簧測(cè)力拉力的大小 如圖 a 所示 1 試在圖 a 中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示 并用F表示此力 2 有關(guān)此實(shí)驗(yàn) 下列敘述正確的是 A 兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B 橡皮筋的拉力是合力 兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力C 兩次拉橡皮筋時(shí) 需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O 這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同D 若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變 只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可 3 圖 b 所示是李明和張華兩位同學(xué)在做以上實(shí)驗(yàn)時(shí)得到的結(jié)果 其中哪一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 力F 是用一個(gè)只彈簧測(cè)力計(jì)拉時(shí)的圖示 答 解析 1 用平行四邊形定則作圖 即以F1 F2為兩鄰邊作平行四邊形 對(duì)角線OP就表示合力F 標(biāo)上箭頭表明方向 2 兩分力可以同時(shí)大于合力 故選項(xiàng)A正確 結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài) 其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力 橡皮筋的拉力等大反向 是一對(duì)平衡力 而橡皮筋的拉力不是合力 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說(shuō)明作用效果相同 故選項(xiàng)C正確 若兩個(gè)分力的大小都增大而方向都不變 則合力變大 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3 作圖法得到的F必為平行四邊形的對(duì)角線 單個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力一定與橡皮筋共線 故張華的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 答案 1 如圖所示 2 AC 3 張華的實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合實(shí)驗(yàn)事實(shí) 誤區(qū) 力的合成時(shí) 平行四邊形定則應(yīng)用錯(cuò)誤 典型例題 兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F 如果它們之間的夾角 固定不變 使其中一個(gè)力增大 則A 合力F一定增大B 合力F的大小可能不變C 合力F可能增大D 合力F可能減小 嘗試解答 當(dāng) 為銳角 或直角 時(shí) 則隨著其中的一個(gè)力增大 合力也增大 如圖甲所示 當(dāng)兩個(gè)分力之間的夾角 為鈍角時(shí) 由圖乙所示的平行四邊形可知 當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1 Fa2 Fa3時(shí) 其合力由原來(lái)的F1變?yōu)镕2 F3 F4 它們可能小于F1 可能等于F1 也可能大于F1 選項(xiàng)A是合力F一定增大 所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤 應(yīng)該是合力F可能增大 可能減小 也可能不變 即選項(xiàng)B C D正確 答案 BCD 誤區(qū)警示 本題易錯(cuò)選A項(xiàng) 其原因是誤認(rèn)為在力的合成運(yùn)算中 隨著其中的一個(gè)力增大 合力也增大 即隨著平行四邊形一條邊長(zhǎng)的增加 對(duì)角線的長(zhǎng)度相應(yīng)增加 這是由于僅僅考慮了兩個(gè)共點(diǎn)力之間的夾角 為銳角的情況 忽視了兩個(gè)共點(diǎn)力之間的夾角 有可能為鈍角的情況 造成錯(cuò)解 分析時(shí) 應(yīng)考慮兩個(gè)共點(diǎn)力的夾角可能為銳角 直角 鈍角的情況 謝謝觀看 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全