第三章 第4节 力的合成和分解（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修 第一册（人教版2019）

第4节　力的合成和分解 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道合力与分力的概念。 2．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。能区别矢量和标量。 3．会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力。 通过对力的合成的学习，体会“等效替换”的思想，并用“等效替换”思想解决实际问题。 通过实验探究，得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则。 通过对力的合成和分解的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识。 [对应学生用书P73] 一、合力和分力 1．共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。→ 2．合力与分力 (1)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。 (2)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。 3．合力与分力的关系：合力与分力之间是一种等效替代的关系。 ↓ 二、力的合成和分解 1．力的合成：求几个力的合力的过程。 2．力的分解：求一个力的分力的过程。 3.平行四边形定则：两个力合成时，如果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。如图所示，F表示F1与F2的合力。 4．力的分解也遵从平行四边形定则。如果没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 5．两个以上共点力的合力的求法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，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。 2．标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。 注意：矢量和标量的根本区别在于它们的运算法则不同，而不是有无方向。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　↓ 矢量运算法则即向量运算法则，遵从平行四边形定则；算术法则即代数和相加减。 1．(物理与生活)与地面成一角度放置一块光滑薄木片(如图甲)，上面放一小物体，并用一根橡皮筋拉住(如图乙)，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)橡皮筋的拉力与光滑薄木片的支持力的合力竖直向上。(　　√　　) (2)橡皮筋和木片的形变显示了重力产生的两个效果。(　　√　　) (3)重力的作用效果为对斜面的压力和对橡皮筋的拉力。(　　×　　) (4)橡皮筋的拉力与光滑薄木片的支持力是重力的两个分力。(　　×　　) (5)力的合成遵循平行四边形定则，力的分解遵循代数运算法则。(　　×　　) 2.(教材拓展P74)“图3.4－7　人的足迹”；“图3.4－8　人的位移”。 (1)人的位移是否也遵循平行四边形定则？ (2)由图3.4－8可看出，矢量AB和矢量BC首尾相接，由A到C的线段即为合矢量，这种求合矢量的方法叫什么？ 提示：(1)平行四边形定则是矢量的运算法则，位移属于矢量，因此遵循平行四边形定则。 (2)矢量三角形法。 [对应学生用书P74] 探究点一___力的合成 中国历史上著名的“曹冲称象”故事中，曹冲利用船中放置的石头巧妙地称量出了大象的重量。 [问题设计] 为什么石头的总重力等于大象的重力？使用的物理方法是什么？ 提示：石头的总重力和大象的重力产生的效果相同，所用的物理方法是等效替代法。 1．互成角度的两个力的合成 (1)合成法则：平行四边形定则。 (2)合力的计算方法 ①作图法：根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，用刻度尺测量对角线的长度，计算出合力的大小；用量角器测量F与F1的夹角，表示合力的方向。 ②先根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图，然后由几何知识求解对角线，即为合力。 以下为求合力的两种常见特殊情况： 类型 作图 合力的计算 两分力 相互垂直 大小：F＝ 方向：tan θ＝ 两分力等 大，夹角为θ 大小：F＝2F1cos 方向：F与F1夹角为 2.合力与分力的大小关系 (1)合力的大小范围：|F2－F1|≤F≤F1＋F2。 (2)合力的大小与两分力夹角的关系：两分力大小一定时，随着两分力夹角的增大，合力减小。 (3)合力与分力的大小关系：合力可能大于、等于、小于任一分力。 注意：①力的合成是唯一的；②只有同一物体所受的力才可以合成；③不同性质的力也可以合成；④受力分析中分力和合力不能同时出现，切勿重复分析。 【例1】 如图甲所示，射箭时，释放箭的瞬间若弓弦的拉力为100 N，对箭产生的作用力为120 N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图中F所示，则弓弦的夹角α应为(cos 53°＝0.6)(　　) A．53° B．127° C．143° D．106° D　解析