第二节 力的合成-2021-2022学年高一物理辅导讲义（2020沪科版必修第一册）

第二节  力的合成

1．力的合成

【知识点的认识】

1．合力与分力

（1）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．

（2）关系：等效替代关系（注意不是物体又多受了一个合力）．

 

2．力的合成

（1）定义：求几个力的合力的过程叫做力的合成．

（2）力的合成的依据

作用效果相同（等效）

（3）求合力的方法（实验探索）

思想：等效代换

结论：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，这两个力邻边的对角线就代表合力的大小和方向．

 

3．如何运用平行四边形定则求合力？

（1）二力成一定角度时

灵活运用相关数学知识，如：构造Rt三角形、正弦定理、余弦定理等．

（2）特殊情况：

①二力垂直时：运用勾股定理、三角函数等；

②二力共线时：转化成代数运算．同一直线上两个力的合成，两力同向相加，反向相减．

 

4．合力的大小跟二力夹角的变化

如图所示，

（1）合力的大小随二力夹角增大而减小；

（2）范围为：|F1﹣F2|≤F≤F1+F2；

（3）注意：合力不一定比分力大．

 

5．力的合成的平行四边形定则的适用条件

（1）条件：只适用于共点力

（2）共点力：

作用在同一个物体上的力，若作用在同一点，或作用线交于一点，或延长线交于一点，则称为共点力．

共点力可以沿作用线滑移，使作用点重合．

（3）非共点力

对于受到非共点力的物体，若研究平动，可以将力平移，使成为共点力．

 

6．多个力的合成

逐次合成法：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．

 

7．三角形定则

将一个力平移，使之与另一个力首尾相接，以这两个力为邻边作三角形，连接这两个力的起点与终点的第三边就代表合力的大小和方向．

 

8．矢量相加的法则

（1）平行四边形定则或三角形定则

它们的实质相同

（2）矢量与标量

矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量．

标量：只有大小没有方向，相加时按照算术法则相加的物理量．

 

【命题方向】

（1）第一类常考题型是考查对力的合成的理解：

已知两个力的合力大小为18N，则这两个力不可能是（　　）

A．10N，20N B．18N，18N C．8N，7N D．20N，28N

分析：当两力互成角度时，利用平行四边形法则或三角形法则求出合力．本题中两个分力同向时合力最大，反向时合力最小．

解答：两个力合力范围F1+F2≥F≥|F1﹣F2|

两个力的合力大小为18N，带入数据

A、30N≥F≥10N，故A正确．

B、36N≥F≥0N，故B正确．

C、15N≥F≥1N，故C错误．

D、48N≥F≥8N，故D正确．

本题选不可能的，故选C．

点评：两个共点力的合力范围 合力大小的取值范围为：F1+F2≥F≥|F1﹣F2|，

在共点力的两个力F1和F2大小一定的情况下，改变F1与F2方向之间的夹角θ，当θ减小时，其合力F逐渐增大；当θ＝0°时，合力最大F＝F1+F2，方向与F1和F2的方向相同；当θ角增大时，其合力逐渐减小；当θ＝180°时，合力最小F＝|F1﹣F2|，方向与较大的力的方向相同．

 

（2）第二类常考题型考查对力的合成的运用：

如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个闭合的三角形，且三个力的大小关系是F1＜F2＜F3，则下列四个图中，这三个力的合力最大的是（　　）

A． B．C．