4.1 科学探究力的合成 —【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第一册课件

第四章 力的平衡 第1节 科学探究: 力的合成 1+1在什么情况下不等于2？ 在算错的情况下不等于2 通过这节课学习我们可以知道： 即使在算正确的情况下也不一定等于2 F1 F2 F 一桶水可以一个人提，也可以由两个人提。 一个力的作用效果可以与两个或更多力的作用效果相同。 1. 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。 一、共点力的合成 对比例证 2、合力 一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力叫做那几个力的合力。原来的几个力叫做分力。 求几个力的合力的过程或方法，叫做力的合成。 说明：在实际问题中，就可以用这个力来代替那几个力，这就是力的等效替代。而不是物体又多受了一个合力。 3、力的合成 如图所示，如果这桶水的重力是500N，那么这两个孩子所施加的力相加是不是一定等于500N呢？ —求合力的方法 一个成年人用的力与 两个孩子用的力效果相同 情景探究 二、探究两个互成角度的力的合成规律 （1）实验器材：木板、橡皮筋、细绳、弹簧测力计、图钉、铅笔、刻度尺、三角板 （2）实验步骤： ①用两个力 F1、F2将橡皮绳GE沿直线EC拉长到O点，橡皮绳伸长了EO这样的长度，记下O点的位置和F1、F2的大小和方向。（如图甲） ②撤去F1、F2，用一个力F拉橡皮绳使它沿同一直线伸长同样的长度EO，记下F的大小和方向（如图乙）。 ③选定标度，分别作出F1、F2、F的图示（如图丙） 力F对橡皮绳作用与F1、F2对橡皮绳作用的效果相同，所以F等于F1、F2的合力。 效果相同 F2 F合 · F1 O 求两个力的合力时，可分别用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，这叫做力的平行四边形定则。 3、结论 三、平行四边形定则 以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，夹在两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这个法则叫平行四边形定则。 注：力的合成的平行四边形法则，只适用于共点力 平行四边形定则是一切矢量的运算法则，不仅适用于力的合成，也适用于位移、速度、加速度等矢量的合成。 ①θ＝0°时，即F1、F2共线同方向： F合＝F1＋F2 合力方向与两个力的方向相同 ②θ＝180°时，即F1、F2共线反方向： F合＝｜F1－F2｜ 合力方向与分力F1、F2中较大的方向相同。 ④合力的取值范围：｜F1－F2｜ ≤ F合≤ F1＋F2 ③夹角θ越大，合力就越小： F合随F1和F2的夹角增大而减小 ⑤ F合可能大于、等于、小于 F1、F2 合力与分力间夹角θ关系 三个及三个以上力的合成的方法 先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，……直到把所有力合为一个力，得到合力。 F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 【例题1】力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N,方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。 解：方法一：（作图法） 取6mm长的线段表示15N的力 作出力的合成的平行四边形如图所示 合力大小F＝15 N × (30/6)=75N 合力方向：与F1的夹角为53°或与水平方向成53°夹角 方法二：（计算法） 还可作出力的示意图，利用勾股定理进行计算求解（略） 【例题2】有两个力，一个是3 N，一个是5 N，它们的合力大小（ ） A.可能是3 N B.可能是7 N C.可能是5 N D.可能是12 N 【解析】选A、B、C.3 N和5 N两个力，合力的最大值是 8 N，最小值是2 N，A、B、C三个选项中给出的力均在此范围内，而D选项给出的力不在此范围内. ABC 对于同一物体产 生相同的效果 已知分力 合力 力的合成 平行四边形定则 以两个共点力为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向 遵循 1.下列物理量在运算时不遵循平行四边形定则的是（ ） A.时间 B.位移 C.速度 D.加速度 【解析】选A.时间是标量，位移、速度、加速度是矢量，矢量的运算遵循平行四边形定则，故选A. A 2.关于两个分力F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是（ ） A.合力F一定与F1、F2共同产生的效果相同 B.两力F1、F2一定是同种性质的力 C.两力F1、F2一定是同一个物体受的力 D.两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力 AC 【解析】选A、C。F1和F2的合力为F，则说明F1与F2的共同作用效果与F的作用效果相同，即F可以替代F