3.4 力的合成与分解 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.4 力的合成与分解 知识导图 《曹冲称象》是人人皆知的历史故事，请同学们结合下面的图片回忆故事情节，细心体会曹冲是怎样“称出”大象的重量的？采用的是什么方法？ “等效替代” F F1 F2 两个力的作用效果＝一个力的作用效果 观察下面的情境图片思考：两位大人对小孩施加的两个力与一位大人对小孩施加的一个力，就“提起小孩”这一作用效果而言，相同吗？它们可以相互替代吗？ G=200N F1 F2 G=200N 1、合力：若一个力单独作用产生的效果，跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力。 3、合力与分力的关系： （1）合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系 （2）合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中不能同时出现。 一．合力与分力 2、分力：若几个力共同作用产生的效果，跟一个力单独作用产生的效果相同，这几个力就叫那个力的分力。 二、力的合成： (1)力的合成是惟一的； (2)只有同一物体所受的力才可合成； (3)不同性质的力也可以合成； (4)分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力． 力的合成应注意以下问题： （1）定义：求几个力的合力的过程，叫做力的合成． （2）实质： 就是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力，而不改变其作用效果。 同一直线上二力的合成 同向： 反向： F1 F2 F1 F2 F合=F1+F2 F合=│F1-F2│ 1、最简单的力的合成 方向与F1（大力）的方向相同 结论： 两力同向相加，合力大小F =F1+F2，方向与两力方向相同 两力反向相减，合力大小F =|F1-F2|，方向与较大力的方向相同 F F1 F2 2、互成角度的二力的怎么合成？ 不在一条直线上的二力的合力的大小还等于两分力大小之和或之差吗？ 不等于 要研究它们之间的关系，就很有必要将合力与分力的大小和方向一同表示出来，那么用什么形式来表示力的大小和方向？ 力的图示 三、平行四边形定则 （1）定义：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之对角线表示出来，这叫做力的平行四边形定则． 标量是简单的加减运算 平行四边形定则是所有的矢量合成都遵循的普遍规律。 F1 F合 F2 θ （2）应用平行四边形定则时注意四点： ①分力、合力的起点相同 ②分力、合力的标度比例一致 ③虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线 ④求合力时既要得出合力的大小还要得出方向 α F2 F合 F1 平行四边形定则 拓展 F2 F合 F1 O 三角形定则 共起点 首尾相接 ①作图法 根据分力的标度量得对角线的长度就代表了合力的大小，对角线与任一分力的夹角就代表合力的方向 以F1、F2为邻边作平行四边形，从而得到F1、F2之间的对角线 根据两个力的大小和方向，按一定的标度用力的图示从力的作用点起作出两个分力F1、F2 2、互成角度的二力的怎么合成？ 15N F1 F2 F ②计算法 可以根据平行四边形定则作出的示意图，然后根据正、余弦定理，三角函数等几何知识计算合力。 解直角三角形： F1、F2为分力，F为合力 (三个力F1、F2、F中，有两个力互相垂直) ①已知FI与F2大小，求F大小 F1 F2 F 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 13 举一反三 解直角三角形： F1、F2为分力，F为合力 (三个力F1、F2、F中，有两个力互相垂直) ②已知FI大小、F和F1的夹角α，求F大小 F1 α F   ③已知F2大小、F和F1的夹角α，求F大小 F2 α F   ④已知F1大小、F和F1的夹角α，求F大小 α F1 F   单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 14 F1 F合 F2 θ α α F2sinα F2cosα F1+F2cosα 合力的大小 合力的方向 解一般三角形 若两个分力大小为F1、F2，它们之间的夹角为α，则： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 ┍ 若两个分力大小为F1=F2=F，它们之间的夹角为α，那么力的合成作出的平行四边形是菱形 合力的大小         F1 F2 F合 α α/2         解菱形：菱形的对角线垂直平分 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 F1=F F5 F3 F4 F2 解多边形： 如图是一个正六边形，F1=F。求五个力的合力F合 F合=6F 方向水平向右 1200 600 解法1：特殊角度先两两合成 F 3F F5=2F 多力合成 F1=F F5 F3 F4 F2 解多边形： 如图是一个正六边形，F1=F。求五