高三物理必修一第3章導學案 3.4《力的合成》（人教版）

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111 3.4 力的合成 學習目標 知識與技能 1．理解合力、分力、力的合成、共點力的概念． 2．掌握平行四邊形定則，會用平行四邊形定則求合力． 3．理解力的合成本質(zhì)上是從作用效果相等的角度進行力的相互替代． 過程與方法 1．通過學習合力和分力的概念，了解物理學常用的方法——等效替代法． 2．通過實驗探究方案的設(shè)計與實施，初步認識科學探究的意義和基本過程，并進行初步的探究． 3．在自主找規(guī)律的過程中體會到學習的樂趣．實驗結(jié)果在誤差范圍內(nèi)是準確的． 情感態(tài)度與價值觀 1．培養(yǎng)自己善于交流的合作精神，在交流合作中發(fā)展能力，并形成良好的學習習慣和學習方法． 2．通過力的等效替代，使學生領(lǐng)略跨學科知識結(jié)合的奇妙，同時領(lǐng)會科學探究中嚴謹、務(wù)實的精神和態(tài)度 課前預習 1.力的合成 如果一個力的作用效果與另外幾個力的共同作用效果相同，那么這個力與另外幾個力可以相互替代，這個力稱為另外幾個力的________ ． 2.平行四邊形定則 以表示兩個分力的線段為鄰邊作一個平行四邊形，則這個平行四邊形中表示兩分力的線段所夾的________表示合力的大小和方向． 3.共點力 如果一個物體受到兩個或更多個力的作用，有些情況下這些力共同作用在________上，或者雖然不是作用于同一個點上，但是________________，這樣的一組力叫做共點力． 預習評價 1．什么叫矢量?矢量運算遵循什么規(guī)則? 2．什么叫標量?標量運算遵循什么規(guī)則? 2．大小不變的F1、F2兩個共點力，夾角為θ，設(shè)F1與F2的合力大小為F，則下列說法正確的是 [ ] A．F一定比F1、F2中較大的大 B．F不可能比F1、F2中較小的小 C．F可能與F1的大小相等，也可能與F2的大小相等 D．在θ＜180時，F(xiàn)隨θ減小而增大 3．兩個共點力，大小都是50N，如果要使這兩個力的合力也是50N，這兩個力之間的夾角應為[ ] A．30 B．45 C．90 D．120 4．如圖3-4-1所示，F(xiàn)1＝15N、F2＝10N、F3＝30N，同作圖法求出三個力的合力的大小F＝________N． 圖3-4-1 5．作用在一個物體上的兩個共點力的合力大小隨兩力之間的夾角變化的關(guān)系如圖3-4-2所示，則這兩個力的大小分別是________N和________N． 圖3-4-2 評價等級:【 】 思維點擊 1．力的合成的本質(zhì)就在于保證作用效果相同的前提下，用一個力的作用代替幾個力的作用，這個力就是那幾個力的“等效力”(合力)．這是一個等效方法． 2．作用在不同物體上的兩個力不能進行力的合成，因為它們只能對各自的物體產(chǎn)生力的效果，而不能產(chǎn)生共同的作用效果．因此不能用一個力的作用效果代替它們分別產(chǎn)生的作用效果．所以，把作用在不同物體上的力來合成是沒有意義的．只要作用在同一物體上的力，無論力的性質(zhì)如何，都可以合成． 3．因為兩分力F1、F2的合力大小的取值范圍為F1+F2≥F≥｜F1—F2｜．所以合力可能大于每一個分力，也可能小于每一個分力，還可能大于一個分力而小于另一個分力． 4．力是矢量，其合成遵循平行四邊形定則．只有當兩分力同向時，合力大小才等于兩分力大小之和． 5．當合力一定時，兩分力隨夾角的增加而增大．所以玩單杠時，兩分力隨夾角的增大而增大，雙臂夾角越大，越費力． 難點突破 關(guān)于合力與分力關(guān)系的理解 1、 兩個共點力F1、F2、的合力為F，下列說法中正確的是[ ] A、合力F有可能小于任一個分力 B、合力的大小既可等于F1，也可等于F2 C、合力F一定大于任一個分力 D、合力F的大小隨F1、F2、間的夾角增大而減小 關(guān)于合力的大小范圍 2、兩個共點力的大小分別為F1=15 N、F2、=9 N，他們的合力不可能等于[ ] A、9 N B、25 N C、6 N D、21 N 3、兩個共點力的合力最大為15N，最小為5N，則這兩個力的大小分別 為 N和 N 。 合力與分力間夾角的關(guān)系 圖3-4-3 4、如圖3-4-3所示，兩個共點力F1、F2、的大小一定，夾角θ是變化的，合力為F.在θ從0逐漸增大到180的過程中，合力F的大小變化情況是[ ] A、從最小逐漸增大到最大 B、從最大逐漸減小到最零 C、從最大逐漸減小到最小 D、先增大后減小 綜合應用 5、如圖3-4-4所示，質(zhì)量為m的長方形木塊靜止在傾角為的斜面上，斜面對木塊的支持力和摩擦力的合力方向應該是[ ] 圖3-4-4 A、沿斜面向下 B、垂直于斜面向上 C、沿斜面向上 D、豎直向上 方法與技巧展示: 進行共點力合成有以下方法： ①作圖法：要選取統(tǒng)一標度，嚴格作出力的圖示及平行四邊形，用統(tǒng)一標度去度量作出的平行四邊形的對角線，求出合力的大小，再量出對角線與某一分力的夾角，求出合力的方向． ②計算法：根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖，然后利用解三角形的方法作出對角線，即為合力 自我小結(jié)： 自主評價 1.兩個共點力F1=10N、F2=4N的合力F的取值范圍為______≤F≤______. 2.三個大小分別為6N、10N、14N的力的合力F取值范圍為______≤F≤______. 圖3-4-5 3.如圖3-4-5所示，在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上.如果鋼絲繩與地面的夾角∠A=∠B=60，每條鋼絲繩的拉力都是300N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力. 4. 同一平面上有三個共點力，F(xiàn)1=30N，F(xiàn)2=10N，F(xiàn)3=20N，F(xiàn)1與F2成120角，F(xiàn)1與F3成75角，F(xiàn)3與F2成165角，求這三個力合力的大小. 5.若兩個共點力F1、F2的合力為F，則有[ ] (A)合力F一定大于任何一個分力 (B)合力F的大小可能等于F1，也可能等于F2 (C)合力F有可能小于任何一個分力 (D)合力F的大小隨F1、F2間夾角的增大而減小 6.某物體在三個共點力的作用下處于靜止狀態(tài).若把其中一個力F1的方向沿順時針方向轉(zhuǎn)過90，而保持其大小不變，其余兩個力保持不變，則此時物體所受的合力大小為[ ] 圖3-4-6 (A)F1 (B) (C)2F1 (D)0 7.從正六邊形ABCDEF的一個頂點A向其余五個頂點作用著五個力F1、F2、F3、F4、F5(圖3-4-6)，已知F1=f，且各個力的大小跟對應的邊長成正比，這五個力的合力大小為_____，方向______. 8.如圖3-4-7所示，用繩AC和BC吊起一個物體，繩AC與豎直方向的夾角為60，能承受的最大拉力為100N繩BC與豎直方向的夾角為30，能承受的最大拉力為150N.欲使兩繩都不斷，物體的重力不應超過多少? 圖3-4-7 111