3.4 力的合成与分解-2023-2024学年高一元创物理提前学+强基础（人教版2019必修第一册）

4 力的合成与分解 核心目标 1. 知道合力与分力的性质、关系，理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则。 2. 了解力的分解，知道力的分解是力的合成的逆运算，会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力。 【阅读+理解】----提前学知识要点 问题 一个静止的物体，在某平面上受到5个力作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？ 如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”，上述问题就迎刃而解了。 你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？ 1. 合力和分力 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。 生活中常常见到这样的事例：一个力的单独作用与两个或者更多力的共同作用，其效果相同。例如，两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水，水桶静止（图甲）；一个大人单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止（图乙）。 一盏吊灯悬吊在天花板上保持静止，悬线对吊灯的拉力是F（图甲），若用两根线共同悬挂吊灯，悬线上端分别固定在天花板的左右两处，线的拉力是F1和F2，也能产生使吊灯保持静止的效果（图乙）。 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。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。上图中的F是F1和F2的合力，下图乙中的F1和F2是F的分力。 2.  力的合成和分解    在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成，把求一个力的分力的过程叫作力的分解。 实验表明，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（如图）。这个规律叫作平行四边形定则。 在上述实验中，如果把图乙和图丙的操作顺序对调，即先用拉力F把圆环拉到O点，再用拉力F1和 F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2就是F的分力，这就变成了“探究力的分解规律”的实验。由于各个力的数据都没有改变，因此，力的分解也遵从平行四边形定则。 需要指出的是，如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（如图）。也就是说，同一个力 F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 一个已知力究竟应该怎样分解，要根据具体问题来确定。 如果两个以上的共点力作用在一个物体上，也可以应用平行四边形定则求出它们的合力。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进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 【例题】某物体受到一个大小为32 N的力，方向水平向右，还受到另一个大小为44 N的力，方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合力的大小和方向。 解 选择某一标度，例如用1 cm长的线段表示10 N的力。根据题意，作出二力合成的平行四边形（如上图）。表示F1的有向线段长3.20 cm，表示F2的有向线段长4.40 cm。 用刻度尺测量后得知，表示合力F的对角线长为5.44 cm，则 F＝5.44 cm×10 N/cm＝54.4 N。 用量角器测得合力F与力F1的夹角为54°。合力的大小为54.4 N，方向与力F1的夹角为54°。 3. 矢量和标量 力的合成，可以认为是力的相加。二力相加时，不能简单地把两个力的大小相加，而要按平行四边形定则来确定合力的大小和方向。我们曾经学过位移，一个人从A 走到B，发生的位移是AB，又从B 走到C（如图），发生的位移是BC。在整个运动过程中，这个人的位移是AC，AC是合位移。 如果平行地移动矢量BC，使它的始端B与第一次位移的始端 A重合，于是我们看到，两次表示位移的线段构成了一个平行四边形的一组邻边，而表示合位移正是它们所夹的对角线AC（如图）。所以说，位移合成时也遵从平行四边形定则。 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。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。 除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我们学过的物理量中，质量、路程、功、电流等都是标量。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、合力和分力 1. 合力：假设一个力单独 　跟某几个力共同作用的效果　 ，这个力就叫那几个力的合力． 2. 分力：假设几个力 　的效果跟某个力　 的效果相同，这几个力就叫那个力的分力． 3.对合力与分力关系的理解 (1) 等效性：合力与分力在作用效果上是等效的，可相互代替．合力与分力是 关系. (2) 同体性：在力的合成中， 是实际存在的，每个分力都有对应的施力物体，而合力是“虚拟”的力，没有与之对应的施力物体． (3)瞬时性:各个分力与合力具有瞬时对应关系,某个分力变化了