力的合成__王旭

曹冲称象图1曹冲称象的故事冲曰：“置象于船上，刻其水痕所至。称物以载之（使水面到达刻痕处），则校可知矣。”“等效替代”思想3.4力的合成——人教版高中物理新课标教材（必修1）第三章第四节讲课人：王旭等效替代图2两个小孩提水和一个大人提水合力与分力F1F2F（分力）（合力）FF1F2力的合成F合力的合成1、同一直线上二力的合成：（1）F1和F2方向相同：（2）F1和F2方向相反：F1F2F1F2力的合成法则F合=F1+F2方向与二力方向相同F合=F1-F2方向与较大的那个力F1方向相同F1F2F合？F合=F1+F22、F1和F2方向互成角度：力的合成法则图3探究互成角度的二力的代数和是否等于合力大小等效替代演示小实验：力的合成法则F1F2FF1F2F合力的合成法则实验结论：F合≠F1+F2F1F2F合力的合成法则水桶模型：F1F2F合力的合成法则吊灯模型：观察这两个几何图形，合力与分力有什么关系？力的合成法则F1F2F合F1F2F合想一想你能设计一个实验探究合力F与互成角度的两个力F1、F2的关系吗？怎样设计才能使“合力”和“分力”产生的效果相同，且既比较准、又比较容易呢？实验：探究求合力的方法（1）器材：木板，白纸，图钉，弹簧测力计（两个），橡皮筋，绳套，铅笔，橡皮擦，三角板（2）问题：①如何实现分力与合力的作用效果相同？②如何标注分力与合力的大小和方向？③实验中还需要画什么吗？又需要对哪些数据进行研究？力的合成法则图4探究力的合成方法的实验器材？F1F2F‘FO（3）结果：如右图：F＇是合力，F是以F1和F2为邻边构成的平行四边形中F1和F2所夹的对角线。力的合成法则（4）讨论：是什么原因导致F＇偏离对角线F？。力的合成法则F1F2F’FO（3）结果：如右图：F是合力，F＇是以F1和F2为邻边构成的平行四边形中F1和F2所夹的对角线。力的合成法则（4）讨论：是什么原因导致F偏离对角线F＇？。实验误差导致了两者的偏离互成角度的二力的合成时，遵守平行四边形法则：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，这两个邻边的对角线就代表合力的大小和方向。力的合成法则（5）结论：FF12qF使用范围：只适用于共点力。共点力：如果一个物体同时受两个或更多个力的作用，这些力共同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FFG力的合成的平行四边形法则，只适用于共点力●o求合力的方法1、作图法：①根据平行四边形定则按同一标度作出两个分力F1、F2力的图示；②画出平行四边形；③量出对角线的长度，根据选定的标度求出合力的大小；④用量角器量出合力与某个分力的夹角，表示合力的方向。练习F1=30NF2=40NF=50NF=60N10NF1=60NF2=60N120020N注意:用图解法时，应先确定力的标度。在同一幅图上的各个力都必须采用同一个标度，虚线、实线要分清。图解法简单、直观，但不够精确。2、计算法：根据平行四边形定则作出力的示意图，利用合力与分力组成的平行四边形内的三角形关系，求合力大小和方向。求合力的方法例1.两个共点力间的夹角是90º，力的大小分别为30N和40N，试用作图法和计算法求合力的大小和方向。F1F2FO10N53º（2）计算法2221FFFN50N40302212tanFFq,33.1304053q解：（1）作图法1如图所示，量得合力的大小为50N,合力F与F的夹角为53º。求合力的方法思考：F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化?合力什么时候最大,什么时候最小?合力的范围如何?qF1F2FFq=0°21FFF1F2FqFq0°90°222121FFFFF1FFq2Fq=90º2221FFF讨论：两个分力大小不变，但夹角不同时的合力222121FFFFF180q||21FFFq1F2FF2FF1F.18090q最大最小在两个分力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，大小等于两力之和；（2）当两个分力方向相反时（夹角为1800）合力最小，大小等于两力之差。（3）合力大小范围︱F1-F2︱≤F≤F1+F2合力是否一定比分力大？讨论：两个分力大小不变，但夹角不同时的合力已知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?练习小结1、合力与分力的关系是“等效替代”。2、平行四边形定则：不在一条直线的两个力的合成时，以表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。3、合力与分力的大小关系：（1）合力大小范围︱F1-F2︱≤F≤F1+F2合力不一定比分力大（2）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。（3）合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大。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。多力合成的方法F1F3F2F12F合•1、课后习题（3、4）•2、试一试：画出三个力的合力课后作业F1F3F2