第2章 5 力的合成-2021-2022学年高中物理必修1【名师导航】同步Word教参(教科版)

5．力的合成 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师用书独具) 1.知道合力、分力、力的合成、共点力的概念． 2．掌握力的平行四边形定则，并知道它是矢量运算的普遍规则．(重点) 3．会应用作图法和计算法求合力的大小．(重点、难点) 4．体会合力与分力在作用效果上的等效替代思想．(重点) 一、几个力可用一个力来替代 1．合力与分力 (1)定义：如果一个力的作用效果与几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，原来的几个力叫作这个力的分力． (2)合力与分力的关系：合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系． 2．力的合成：求几个力的合力叫作力的合成． 3．共点力：作用于物体上同一点，或者力的作用线相交于同一点的几个力称为共点力． 二、互成角度的两个力的合成 1．平行四边形定则 求两个成一定角度的力的合力时，可以用表示这两个力的线段为邻边，作平行四边形，这两邻边所夹的对角线就表示合力的大小和方向．这种方法叫平行四边形定则． 2．互成直角的共点力的合成 如图所示，由几何知识得合力大小F＝.，方向tan θ＝ 3．求多个共点力的合力的方法 先求任意两个力的合力，再求这个合力与第三个力的合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力． 4．矢量合成规律 矢量既有大小又有方向，在合成时都遵循平行四边形定则． 1．思考判断 (1)合力和分力是同时作用在物体上的力． (×) (2)共点力一定作用在同一点． (×) (3)两个力的合力一定等于这两个力的代数和． (×) (4)两个力的合力不一定大于任一个力的大小． (√) (5)作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，则这两个力一定是共点力． (×) 2．(多选)关于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共同作用产生的效果相同 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　[只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成，C正确；合力是对原来几个分力的等效替代，各分力可以是不同性质的力，合力与分力不能同时存在，A正确，B、D错误．] 3．如图所示，两个共点力互相垂直，F1＝8 N，F2＝6 N，则它们的合力F＝________N，合力与F1间的夹角θ＝________. [解析]　以F1，F2为邻边作出平行四边形，如图． 由几何关系得F＝，＝ N＝10 N；而tan θ＝＝ 所以θ＝37°. [答案]　10　37° 　几个力可用一个力来替代 1．合力与分力的相关性 2．合力与分力间的大小关系 当两分力F1、F2大小一定，夹角θ从0°增大到180°时，合力大小随夹角θ的增大而减小． (1)最大值：夹角θ＝0°(两力同向)时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向； (2)最小值：夹角θ＝180°(两力反向)时合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较大的力同向； (3)合力范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2. 3．三个力的合成 (1)三个力进行合成时，若先将其中两个力F1、F2进行合成，则这两个力的合力F12的范围为|F1－F2|≤F12≤F1＋F2.再将F12与第三个力F3合成，则合力F的范围为|F12－F3|≤F≤F12＋F3. (2)对F的范围进行讨论：①最大值：当三个力方向相同时F12＝F1＋F2，F＝F12＋F3，此时合力最大，大小为Fmax＝F1＋F2＋F3.②最小值：若F3的大小介于F1、F2的和与差之间，F12可以与F3等大小，即|F12－F3|可以等于零，此时三个力合力的最小值就是零；若F3不在F1、F2的和与差之间，合力的最小值等于最大的力减去另外两个较小的力的和的绝对值．③合力范围：Fmin≤F≤Fmax. 1．(多选)已知两个共点力的合力为F，现保持两力之间的夹角θ不变，使其中一个力增大，则(　　) A．合力F一定增大 B．合力F的大小可能不变 C．合力F可能增大，也可能减小 D．当0°<θ<90°时，合力F一定减小 BC　[设有两个共点力F1、F2，分两种情况讨论． (1)当0°<θ≤90°时，合力随着其中一个力的增大而增大，如图甲所示，D错误． 　　　　　　 甲　　　　　　　乙 (2)当90°<θ≤180°时，若F2增大，其合力先变小，后又逐渐增大，如图乙所示．所以A错误，B、C正确．] 2．两个共点力的大小分别为F1＝15 N，F2＝9 N．它们的合力不可能等于 (　　) A．9 N　　 B．25 N　　 C．6 N　　 D．21 N B　[由题意可知两个力的合力范围为F1－F2≤F≤F1＋F2即6 N≤F≤24 N，只有B选项不在合力范围内，故选B.]