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

3.4力的合成和分解 高中物理/人教版2019/必修一/第三章相互作用—力 1 物理观念：能够从力的作用效果理解合力、分力、力的合成和力的分解。 科学思维：理解平行四边形运算法则和特点，掌握平行四边形法则，知道它是矢量合成的普遍规律，知道矢量与标量运算法则是不同的。 科学探究：通过演示实验引出合力和分力的概念，了解物理学常用的方法—等效替代法。 科学态度与责任：通过力的合成和分解的学习，感受对立统一的观点在物理学中的意义；通过实验培养良好的观察习惯和严谨求实的科学精神。 重点：(1)合力与分力的关系。 (2)平行四边形定则及应用。 难点：实验探究方案的设计与实验。 教学目标 如果蜘蛛网上的一根丝断了，网会倒向哪边？ 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？ 新课引入 例如，两个小孩分别用力F1、F2共同提着一桶水，水桶静止；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。 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。 一、合力与分力 新知探究 一个力(F)作用的效果跟几个力(F1、F2……)共同作用的效果相同，这个力(F)叫做那几个力的合力。那几个力叫做这个力的分力。 不是物体又多受了一个合力 2.关系： 等效替代关系 1.定义： 一、合力与分力 新知探究 1.一条直线上的力的合成 F2 F1 F=F1 + F2 F2 F1 F=F1 - F2 二力同向 二力反向 F = F1+F2 F =|F1－F2| 同向相加， 反向相减， 结论： 求几个力的合力的过程叫做力的合成 二、力的合成 新知探究 F1 F2 互成角度的两个力怎样求合力？还能直接相加减吗？ 方木板、白纸、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳、量角器、刻度尺、图钉（几个）。 怎样设计才能使“合力”和“分力”产生的效果相同，且既比较准、又比较容易呢？ 2.实验：探究力的合成方法 二、力的合成 新知探究 如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。 在图乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2，改用一个力 F单独拉住小圆环，仍使它处于O点（图丙）。 由于两次橡皮条伸长到相同位置，力F单独作用与 F1、F2 共同作用的效果一样，所以F等于F1、F2的合力。 实验操作： 二、力的合成 新知探究 (1)由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F1、F2和F（三个力的方向沿着各自拉线的方向，三个力的大小由弹簧测力计读出）。 (3)用作图工具进行检验，并改变拉力F1 和F2的大小和方向，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形。 (2)三个力的大小和方向有什么关系？我们用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形（图丁），但这只是猜想。 数据处理： (4)得出实验结论 二、力的合成 新知探究 ①使用时弹簧秤先校零，与板面平行. ②在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差. ③画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，但也不要太大而画出纸外.要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力. ④在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O位置一定要相同. 注意事项: 二、力的合成 新知探究 用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。 F 大小：标度 方向：角度 θ F1 F2 O 3. 力合成的平行四边形定则 计算： 二、力的合成 新知探究 15N F1 F2 F 53° F = 15×5N= 75N 方向: 4.平行四边形定则的应用 例1 力F1＝45N，方向水平向右。力F2＝60N，方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。 大小: 与F1成53°斜向右上方 根据平行四边形定则，作力的合成图示如图。 F1 F2 F合 由勾股定理可得 θ 与F1成 tanθ=4/3斜向右上方 方法1： 方法2： 根据平行四边形定则，作力的合成示意图如图。 方向: 大小: 作图法 计算法 二、力的合成 新知探究 5.合力与分力的大小关系 动画 二、力的合成 新知探究 （1）在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小。 （2）当两个分力方向相同时（夹角为0°） 合力最大，F＝F1 + F