第四章 力与平衡 知识点总结 -2023-2024学年高一上学期物理鲁科版（2019）必修第一册

新教材 鲁科版2019版 物理必修第一册 第4章知识点清单 目录 第4章　力与平衡 第1节　科学探究_力的合成 第2节　力的分解 第3节　共点力的平衡 2 / 2 第4章　力与平衡 第1节　科学探究_力的合成 一、力的合成 1. 共点力：如果几个力同时作用在物体上的同一点，或它们的作用线相交于同一点，我们就把这几个力称为共点力。 2. 合力与分力：当一个物体同时受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力共同作用的效果相同，这个力就称为那几个力的合力，原来的几个力称为这个力的分力。 3. 合力与分力的关系：合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同。 4. 力的合成 (1)定义：求几个力的合力的过程称为力的合成。 (2)平行四边形定则：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。如图所示，F表示F1与F2的合力。 二、科学探究：平行四边形定则的验证 1. 两个核心步骤 (1)操作与记录 ①两力拉：用两个弹簧测力计分别钩住两个细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O(如图甲所示)。用铅笔描下结点O的位置和两条细绳套的方向，并记录弹簧测力计的读数。 ②一力拉：只用一个弹簧测力计，通过细绳套把橡皮条的结点拉到与前面相同的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向。 2 / 2 (2)作图对比 ①理论值：在白纸上按比例从O点开始作出两个弹簧测力计同时拉橡皮条时拉力F1和F2的图示，利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力F(如图乙所示)。 ②测量值：按同样的比例用刻度尺从O点起作出一个弹簧 测力计拉橡皮条时拉力F'的图示。 ③对比：比较F'与用平行四边形定则求得的合力F在实验误 差允许的范围内是否重合。 2. 实验注意事项 (1)位置不变：在同一次实验中，将橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适：两个弹簧测力计所拉细绳套的夹角不宜太小，也不宜太大，以60°~120°为宜。 (3)在不超出弹簧测力计量程及在橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些。 (4)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向。不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。 (5)在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 (6)严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形，求出合力。 三、合力与分力的大小关系 1. 几种特殊情况的共点力的合成 （1）互相垂直：F=tan θ= （2）两力等大，夹角为θ：F=2F1 cos，F与F1的夹角为 （3）两力等大且夹角为120°：合力与分力大小相等F=F1=F2 （4）合力与其中一个分力垂直：F=，sin θ= 2. 力的三角形定则 将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力。平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示。 3. 合力的大小范围 (1)两个共点力的合成：|F1-F2|≤F合≤|F1+F2| 即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F1-F2|，当两力同向时，合力最大，为|F1+F2|。 (2)三个共点力的合成 ①三个力共线且同向时，其合力最大，为F1+F2+F3。 ②任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围内，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力。 第2节　力的分解 一、力的分解 1. 定义：求一个已知力的分力的过程称为力的分解。 2. 法则：平行四边形定则——把已知力F作为平行四边形的对角线，与力F共点的平行四边形的两个邻边就表示力F的两个分力F1和F2，如图所示。 3. 特点：一个力分解为两个分力，从理论上讲有无数组解。因为同一条对角线对应的平行四边形有无数个(如图所示)。 4. 原则 (1)根据需要进行分解； (2)按照方便问题的研究来进行分解； (3)按力的实际作用效果进行分解。 二、力的正交分解 1. 定义：把一个力分解为两个互相垂直的分力，这种分解方法称为力的正交分解，如图所示。 2. 公式：F1=F cos θ，F2=F sin θ。 3. 适用：正交分解适用于各种情况。 三、力的分解 1. 有条件限制的力的分解(只讨论两种情况) (1)已知合力和两个分力的方向时，有唯一解。 (2)已知合力和一个分力的大小和方向时，有唯一解。 2. 按力的效果分解 (1)根据力的实际作用效果两个实际分力的方向。 (2)再根据两个实际分力方向平行四边形。 (3)最后由三角形知识两分力的