高中物理必修一第三章第四节-力的合成-优秀课件

生活事例一个力的作用效果＝两个力的作用效果F1F2F１、定义：一个力(F)作用的效果跟几个力(F1、F2……)共同作用的效果相同，这个力(F)叫做那几个力的合力。那几个力叫做这个力的分力。定义:求几个力的合力的过程叫做力的合成注意：一、合力与分力二、力的合成2、关系：等效替代关系合力和分力不能同时作用在一个物体上合力分力动手动脑学物理二、力的合成1、同一直线上两个力的合成F1=4N0F2=3N二、力的合成1、同一直线上两个力的合成a、F1、F2同向（θ=0°）0F1=4NF2=3N二、力的合成1、同一直线上两个力的合成b、F1、F2反向(θ=180°)总结：同一直线上多力合成的规律使用直接加减的方法同向相加，与F1、F2同向反向相减，与大力同向问题若两个分力的方向不在同一直线上（互成角度）呢?2、不在一条直线上的两个力的合成F1=100NF2=100N想一想合力是否等于200N？实验：探究求合力的方法【实验目的】1.会用弹簧测力计和细绳套测出力的大小和方向.2.探究求合力的方法.第一次实验：我们用两个弹簧秤把橡皮条从E点拉伸到O点；第二次实验：我们用一个弹簧秤把橡皮条从E点拉伸到O点。EOGFGEO1F2F选择合适的标度，作出力F与F1和F2的图示，寻找合力与分力的关系。【实验原理】【实验器材】方木板、白纸，弹簧测力计即弹簧秤(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、橡皮条、细绳套(两个)。【实验步骤】1．用图钉把白纸钉在放在水平桌面上的方木板上。2．用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。3.用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉像皮条，使橡皮条伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向．4.用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线为力F的图示．F1=10.0NF2=6.8NO2NF=13N5．只用一只弹簧测力计钩住细绳套，把橡皮条的结点拉到同样位置O，记下弹簧测力计的读数F和细绳的方向,按比例作出此力F′的图示。F1=10.0NF2=6.8NF'=12.8NO2NF=13N6、比较F和F′的大小、方向是否相同7、改变两个分力的大小和方向，重复上述实验，看看是否与第一次得出的结果一致。经过前人很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。结论：两个力合成时，表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就叫平行四边形定则．F1FF2o虚线F1=10.0NF2=6.8NF'=12.8NO2NFF1=10.0NF2=6.8NF'=12.8NO2NF合注意事项1．使用弹簧秤前，应先调节零刻度，使用时不超量程，拉弹簧秤时，应使弹簧秤与木板平行2．在同一次实验中，橡皮条伸长时的结点位置要相同．3．被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦．4．读数时应正对、平视刻度．5．两拉力F1和F2夹角不宜过小，作力的图示，标度要一致．实验误差分析1．弹簧测力计使用前没调零会造成系统误差．2．使用中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计外壳和纸面之间有摩擦力存在会造成系统误差．3．两次测量拉力时，橡皮条的结点O没有拉到同一点会造成偶然误差．4．读数时眼睛一定要正视，要按有效数字正确读数和记录，两力的对边一定要平行，否则会造成误差．5．在应用平行四边形定则作图时，F1、F2及合力F作图不准确．．1、求合力15NF1F2F合530三、力的合成规律应用例：已知F1=45N，方向水平向右,F2=60N，方向竖直向上，求F合=？大小:F合=15X5N=75N方向：与F1成53°斜向右上方作图时的注意事项：（1）合力、分力要共点，实线、虚线要分清；（2）合力、分力的标度要相同，作图要准确；（3）对角线要找准；（4）力的箭头别忘画。1、求合力15NF1F2F合530三、力的合成规律应用例：已知F1=45N，方向水平向右,F2=60N，方向竖直向上，求F合=？大小:F合=15X5N=75N方向：与F1成53°斜向右上方上例中根据平行四边形定则可作出下图:F1F2F合由直角三角形可得θ方向：与F1成53°斜向右上方221275FFFN合若物体受到两个以上的共点力作用又该如何求它们的合力?0F1F2F3F4F合2、多个力的合成先求F1和F2的合力F4，再求F4与F3的合力F合。3、合力与分力之间大小关系1、在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。（1）当两个分力方向相同时（夹角为00）合力最大，F＝F1+F2合力与分力同向；（2）当两个分力方向相反时（夹角为1800）合力最小，F＝︱F1-F2︱合力与分力F1、F2中较大的同向。（3）合力大小范围︱F1-F2︱≤F≤F1+F2（4）合力可能大于、等于、小于任一分力．合力与分力的大小关系注意：同一直线上力的合成是平行四边形定则应用的特例。4、合力与分力的关系：①F合随F1和F2夹角θ的增大而减小；（0≤θ≤180°）②合力大小范围：︱F1-F2︱≤F合≤F1+F2；③合力可能大于、等于、小于任一分力；练习1、两个力的大小分别为3N、5N，其合力大小可能是（）A、1NB、3NC、5ND、9N练习2、两个力的大小分别为F1=15N，F2=9N，它们的合力不可能等于（）A、9NB、25NC、6ND、21N试一试：想一想：三个力的合力范围怎么求？①3N、4N、5N；②2N、5N、6N；③8N、4N、3N；④1N、5N、9N；最大值：F合=F1+F2+F3最小值：①先求任两个力F1、F2合力大小范围：︱F1-F2︱≤F≤F1+F2；②若F3在此范围内，三个力的合力最小值为0。③若F3不在此范围内，三个力的合力最小值为F3与F的最小值。①0N≤F≤12N；②0N≤F≤13N；③1N≤F≤15N；④3N≤F≤15N；5、共点力：如果一个物体受两个或多个力作用，这些力都作用在物体上的同一点，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线相交于同一点，这几个力叫做共点力。F1F2非共点力F1F2注意：①力的合成的平行四边形定则只适用于共点力；②平行四边形定则适用所有矢量的合成和分解。6、力的三角形定则：F合F1OF2·θF1两个力F1、F2求合力时，首尾依次相连，合力的大小和方向用从第一个力的始端指向第二个力的末端的有向线段表示。求合力转化为解三角形！F1F2F合AθBC1）解直角三角形：合FFACAB1sin合FFACBC2cos21tanFFBCAB2）解斜三角形：特殊三角形等边三角形、120°等腰三角形思考与讨论：两个力夹角θ一定，F1大小不变，增大F2，其合力F怎样变化？①当θ≤90°时，F合变大。②当θ90°时，F合先变小后变大。F合F2F1F2θ·F1F2F2θ·F合7、共点力的平衡：1）平衡状态：如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于“平衡状态”。2）两个力的平衡状态：如果两个力作用在物体上使之保持平衡，那么这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。3）三个力的平衡状态：如果三个力作用在物体上使之保持平衡，那么其中任两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。F合2、F1大小、方向一定，F合方向一定，问力F2怎样施加才最小？F2F1·方法指导一、合力与分力的大小关系例1两个共点力F1与F2，其合力为F，则()A．合力一定大于任一分力B．合力有可能小于某一分力C．分力F1增大，而F2不变，且它们的夹角不变时，合力F一定增大D．当两个分力大小不变时，增大两分力的夹角，则合力一定减小分析在比较合力与分力的大小关系时，可用定性、定量的分析方法，同时利用特殊值参与讨论，从而对一些似是而非的概念之间的联系与区别，可以做出最直接的肯定或否定．解析本题可以利用特殊值法，设F1＝2N，F2＝3N，则其合力的大小范围是1N≤F≤5N.由此可知，选项A错误、B正确；当F1和F2反向时，F1增大到F′1＝3N，则合力由F＝1N减为F′＝0，所以选项C错误；两分力同向时合力最大，反向时合力最小，夹角增大时合力减小．选项D正确．答案BD变式训练1两个小孩拉一辆车子，一个小孩用的力是45N，另一个小孩用的力是60N，这两个力的夹角是90°，求它们的合力．解析作图法如图甲所示，选择标度，作出F1、F2的图示，利用三角板作出平行四边形，画出对角线，用15N的标度去度量F，得出F＝75N．再用量角器量得F与F1之间的夹角为53°.解析法根据平行四边形定则，作出如图乙所示的力的示意图，利用勾股定理求出合力：F＝F21＋F22＝452＋602N＝75N.tanθ＝F2F1＝6045＝43，所以θ＝53°.三、二力平衡求合力例3如图15－4甲所示，质量为25kg的物体静止于倾角为θ的斜面上，则斜面对物体的作用力是多少，方向如何？(取g＝10N/kg)图15-4甲解析物体受力情况如图15-4乙所示，斜面对物体的作用力是支持力FN和摩擦力f的合力，由物体所处的平衡状态可知，这两个力的合力与物体所受重力可等效为一对平衡力，即：F合=mg=25×10N=250N，方向竖直向上．图15-4乙答案250N竖直向上变式训练2在例3中若斜面倾角缓慢增大，且物体始终相对斜面静止，则斜面对物体的作用力如何变化？解析斜面倾角“缓慢”增大，说明物体一直处于平衡状态，则斜面对物体的作用力始终与物体所受重力等大反向，即不发生变化．答案不变三、共点力和非共点力：几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力。①共点力②非共点力力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能相交于一点。力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力。BD1、下列关于分力与合力的说法中正确的是()A.分力与合力同时作用在物体上B.分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同C.合力总是大于分力D.两个分力大小一定，夹角在0°到180°之间时，夹角越大，合力越小AB2、作用在物体上的两个力，F1=10N，F2=2N.若它们之间的夹角可任意，那么它们的合力可能是（）A.8NB.11NC.0ND.1N3、三个共点力的大小分别为2N、3N、4N,则它们的合力的最大值是(),最小值是().若三个力分别为2N、3N、6N呢？9N0已知F1=2N，F2=10N，(1)它们的合力有可能等于5N、8N、10N、15N吗?(2)合力的最大值是多少?最小值是多少?合力的大小范围是多少?练习：课本P64.1F1F2F3F4F12F123F1234先求出两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力逐次合成法3、多个力的合成1、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是（）A、分力与合力同时作用在物体上B、分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产生的效果相同C、F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大D、F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小E、F的大小一定大于F1、F2中的最大者F、F的大小不能小于F1、F2中的最小者BD练习：2、两个共点力，大小都是50N，如果要使这两个力的合力也是50N，这两个力之间的夹角应为（）A．300B．600C．1200D．1500C3、两个共点力的合力最大值为35N,最小值为5N,则这两个力的大小分别为N和N;若这两力的夹角为900,则合力的大小为N．1520254、三个力的大小分别为F1=4N,F2=5N和F3=6N,已知其合力为0,则F1、F2的合力的大小和方向如何?5、三个力F1=4N、F2=5N、F3=6N的合力F的大小的范围?6N;与F3反