第三章 4.1 力的合成和分解-2021-2022学年新教材高中物理必修第一册【金版新学案】配套教师用书（人教版）

4．力的合成和分解 第1课时　力的合成和分解 素养目标 知识图解 物理观念 (1)知道合力和分力的概念 (2)知道平行四边形定则的内容 (3)知道力的合成和分解的方法，知道力的分解与合成互为逆运算 (4)知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则 科学思维 (1)体会等效法的思想 (2)会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力 科学探究 通过实验探究力的合成运算法则——平行四边形定则 科学态度 与责任 运用力的合成和分解知识分析日常生活中的有关问题 一、合力和分力 1．合力：假设一个力单独作用的效果跟某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(resultant force)。 2．分力：假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力(component force)。 二、力的合成和分解 1．力的合成：求几个力的合力的过程叫作力的合成(composition of forces)。 2．力的分解：求一个力的分力的过程叫作力的分解(resolution of force)。 3．平行四边形定则 在两个力合成时，以表示这两个力的有向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。这个规律叫作平行四边形定则(parallelogram rule)。 4．力的分解法则：力的分解也遵从平行四边形定则。 5．多力的合成方法 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，最后得到的结果就是这些力的合力。 三、矢量和标量 1．矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量(vector)。力、位移、速度、加速度都是矢量。 2．标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量(scalar)。质量、路程、功、电流等都是标量。 (1)合力的作用可以替代几个分力的共同作用，它与分力是等效替代关系。(　　) (2)合力总比分力大。(　　) (3)力F的大小为100 N，它的一个分力F1的大小为60 N，则另一个分力可能小于40 N。(　　) (4)由于矢量的方向可以用正、负表示，故具有正负值的物理量一定是矢量。(　　) (5)矢量与标量的区别之一是它们的运算方法不同。(　　) 答案：　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ (1)等效法 曹冲称象的故事，大家都很熟悉，在船吃水线相同的情况下，一头大象的重力与一堆石头的重力相当。 等效法就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、简单的、易处理的问题的一种方法。 (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。 [随手记]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 探究点一　合力与分力的关系 自制一个平行四边形模型(如图)，结合模型讨论以下问题： (1)合力的大小和方向怎样随两个分力夹角的改变而改变？ (2)合力是否总是大于两个分力？合力何时达到最大值，何时达到最小值？ (3)当两个分力之间的夹角分别为0°和180°时，它们的合力如何计算？ 说一说你的想法，并与同学交流。 提示：　(1)在两个分力的大小不变的情况下，两分力的夹角越小，合力的大小就越大，两分力的夹角越大，合力的大小越小。 (2)在两个分力的夹角为钝角时，合力的大小就可能比分力小，当两个分力的夹角为0°时，合力最大，两个分力的夹角为180°时，合力最小。 (3)当两分力的夹角为0°时，F合＝F1＋F2，当两个分力的夹角为180°时，F合＝|F1－F2|。 可见，当两个分力间夹角变化时，合力F的大小和方向也会随之变化。 1．合力与分力的三个关系特性 2．合力与分力的大小关系 两分力大小不变时，合力F随两分力夹角θ的增大而减小，随夹角θ的减小而增大(0°≤θ≤180°)。 (1)两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向。 (2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|F1－F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同。 (3)合力的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 角度1　合力与分力关系的理解 (多选)关于两个大小不变的力F