《力的合成》优教课件

3.4力的合成回顾与思考1.力的表示力的图示、力的示意图2.力的作用效果改变物体运动状态、改变物体形状一个力的作用效果与两个或更多力的作用效果相同时，力学中如何分析？理解平行四边形定则，会用平行四边形定则求合力，知道分力与合力间的大小关系。2知道合力、分力及力的合成的概念。1知道共点力的概念，会用作图法、计算法求合力。3学习目标1.合力与分力的定义和关系（1）定义：当一个物体受到几个力的共同作用时，如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力叫作那几个力的合力，而那几个力就是这个力的分力。学习目标合力与分力（2）合力与分力的关系瞬时性等效性同体性各个分力作用在同一物体上某分力变化，则合力同时也发生变化合力与分力作用效果相同相互替代受力物体相同瞬时对应学习目标2.力的合成：求几个力的合力叫力的合成。（1）力的合成是唯一的。（2）只有同一物体所受的力才能合成。（3）不同性质的力也可以合成，合力与分力是作用效果上的一种等效替代。学习目标等效替代的三点说明1.意义：为了研究问题方便，把几个力的作用效果用同一个力来替代，可以使复杂问题简单化。2.理解：在力的合成中，分力是实际存在的，每个分力都有对应的施力物体，而合力是一个假想的但有实际意义的力，在力的合成中的合力没有与之对应的施力物体。3.注意：应按实际情况客观分析物体受力，不能在受力分析后，再画上合力。学习目标思考关于F1、F2及它们的合力F，说法正确的是（）A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B.F1、F2一定是同种性质的力C.F1、F2一定是同一个物体受到的力D.F1、F2与F是物体同时受到的三个力AC学习目标实验探究求合力的方法1.实验目的（1）验证互成角度的两个共点力合成时的平行四边形定则；（2）通过验证力的平行四边形定则，培养用图象法处理实验数据并得出结论的能力。学习目标2.实验原理使某个力F的作用效果与F1、F2的共同作用效果都是使橡皮条伸长到同一点，所以F为F1、F2的合力，作出F的图示；再根据平行四边形定则作出F1、F2的合力F’的图示；比较F、F’，分析在实验误差允许范围内二者是否大小相等、方向相同。学习目标3.实验器材方木板一块，白纸，弹簧测力计两个，橡皮条，两根带绳套的细绳，三角板，刻度尺，图钉几个，铅笔。学习目标4.实验步骤（1）用图钉将白纸固定在水平放置的长木板上，在白纸上用图钉固定一根橡皮条。（2）在橡皮条的另一端连接两根带绳套的细绳，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，记下结点的位置O、弹簧测力计的示数和方向，即两个分力F1、F2的大小和方向。（3）只用一个弹簧测力计拉绳套，将结点拉到O点，记下此时拉力F的大小和方向。（4）选定标度，作出力F1、F2和F的图示。学习目标5.数据处理（1）以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线F’。（2）比较F与F’是否重合。实验结论：在实验误差允许范围内，以两分力为邻边作出的平行四边形的对角线即为这两个力的合力。学习目标6.实验注意事项（1）弹簧测力计在使用前应将其水平放置，然后检查、校正零点。将两弹簧测力计互相钩着水平拉伸，选择两只读数完全一致的弹簧测力计使用。（2）施加拉力时要沿弹簧测力计轴线方向，三个拉力应尽量位于纸面平行的同一平面内，以避免产生摩擦。（3）使用弹簧测力计测力时，拉力要适当大一些。（4）可在橡皮条端点上拴一条短细绳，再连接两绳套，以三绳交点为结点，使结点小些，以便准确记录结点位置O。学习目标（5）G点应选在靠近木板上边中点为宜，以使O点能确定在纸的上侧，O点的定位要力求准确，同一次实验中橡皮条拉长后的结点位置O必须保持不变。（6）在同一次实验中，画力的图示所选定的标度要相同，并且要恰当选取标度，使所作出的力的图示稍大一些。（7）在记录结点位置O和轻绳的方向时，所用铅笔的笔尖要细；在记录轻绳方向时，不要直接沿轻绳方向画直线，应接近轻绳两端（距离尽量大些）在白纸上画细绳的两个投影点（点尽量小，位置要准），去掉轻绳后再过这两个投影点连直线，这样画出的力的方向误差较小。学习目标7.误差分析本实验误差主要来源除弹簧测力计本身的误差外，还有读数误差、作图误差，因此读数时眼睛一定要正视刻度，要按有效数字正确读数和记录。两个分力F1、F2间夹角θ越大，用平行四边形定则作图得出的合力F的误差∆F也越大，所以实验中不要把θ取得太大，同时夹角也不能太小。学习目标思考1.若两次实验橡皮条的拉长长度相同但结点位置不同，能否验证平行四边形定则？由于力不仅有大小、还具有方向，所以两次橡皮条的伸长长度相同但结点位置不同，说明两次效果不同，不满足合力与分力的等效替代关系，不能验证平行四边形定则。2.每次实验都必须保证结点的位置保持不变，这体现了怎样的物理思想方法？每次实验保证结点位置保持不变，是为了使合力的作用效果与两个分力作用效果相同，这是物理学中等效替代的思想。学习目标平行四边形定则1.平行四边形定则（1）内容：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。OF1F2F学习目标（2）使用范围：平行四边形定则是矢量的合成法则，适用于所有矢量的计算。如力、速度、位移、加速度等。（3）应用拓展：平行四边形也适用于求多个力的合成。如果两个以上的力作用在同一物体上，也可以应用平行四边形定则求出它们的合力。先求出任意两个力的合力，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为止，最后得到的结果就是这些力的合力。学习目标应用平行四边形定则的四点提醒1.分力、合力的作用点相同，切忌弄错表示合力的对角线。2.分力、合力的比例要一致，力的标度要适当。3.虚线、实线要分清，表示分力和合力的两条邻边和对角线画实线，并加上箭头，平行四边形的另两条边画虚线。4.求合力时既要求出合力的大小，又要求出合力的方向。学习目标2.合力大小范围的确定当两分力F1、F2大小一定时，求合力的大小。（1）最大值：两力同向时合力最大，Fmax=F1+F2，方向与两力同向。（2）最小值：两力方向相反时，合力最小，Fmin=丨F1－F2丨，方向与较大的力同向。（3）合力范围：两分力的夹角θ不确定时，合力大小随夹角θ的增大而减小，所以合力大小的范围是：丨F1－F2丨≤F≤F1+F2学习目标求合力的常用方法1.作图法：根据平行四边形定则用作图法求两个力合力时，要严格作出力的图示，用同一标度去度量作出的平行四边形的对角线，求出合力的大小，再量出对角线与某一分力的夹角，确定出合力的方向。2.计算法：可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后根据几何知识求解平行四边形的对角线，即为合力。下面是四种特殊情况的力的合成：（1）两力共线时（同向、反向）学习目标（2）两力相互垂直时（3）两力大小相等，夹角为θ时2212FFF21tanFF12cos2FFOF1F2FθF2F1OFθ学习目标（4）两力大小相等，夹角为120°时，合力与分力大小相等F2F1OF120°学习目标多力合成的方法：·OF1F2F3·F先求出任意两个力的合力，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。思考1.如图所示，将钩码挂在橡皮筋中点C，先将橡皮筋的两端A、B慢慢靠拢，再将A、B两端逐渐分开，此过程钩码始终保持静止，观察在此过程中橡皮筋的长度，有什么发现？A、B靠拢过程，AC、BC两段橡皮筋同时变短；A、B分开过程，AC、BC两段橡皮筋同时变长。CAB学习目标2.在上述操作过程中点的每一瞬间，AC、BC两段橡皮筋合力的大小有何特点？由力的平衡，两段橡皮筋的合力竖直向上，合力的大小等于钩码重力，始终不变。3.总结上述过程中合力、分力及分力夹角的变化关系。两分力夹角小于180°时，在合力（钩码重力）不变的情况下，两等大分力随夹角的增大而增大，随夹角的减小而减小。CAB学习目标共点力1.共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫作共点力。可视为共点力的情况通常有以下几种：（1）几个力同时作用于同一点（即力的作用点相重合）；（2）同时作用在同一物体上的几个力，虽然作用点并不重合，但几个力的延长线能够相交于同一点；（3）当一个物体可以视为质点时，作用在物体上的几个力就可认为是共点力。学习目标力的作用点相重合力的延长线能够相交于同一点物体可以视为质点学习目标2.共点力的合成：遵循平行四边形定则。（1）平行四边形定则只适用于共点力，不适用于非共点力。（2）多个共点力不一定在同一平面内，但其合成遵循平行四边形定则。学习目标思考1.共点力一定作用于物体上的同一点。（）2.共点力一定作用于同一物体。（）3.作用于同一物体上的所有的力都是共点力。（）×√×学习目标课堂小结力的合成合力与分力法则：平行四边形定则方法等效替代概念对运动的影响共点力作图法计算法作用线交于一点的力遵循平行四边形定则学习目标