第4章 第1节 第2课时 力的合成（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第一册（鲁科版2019）

第2课时力的合成 (强基课—逐点理清物理观念) 逐点清(一)　共点力的合成 [多维度理解] 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：当物体同时受到几个力的作用时，我们可以用一个力来代替它们，且产生的作用效果相同。物理学中把这个力称为那几个力的合力，那几个力则称为这个力的分力。 3．力的合成：求几个力的合力的过程称为力的合成。 　合力与分力的三个关系特性 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)共点力是指作用于物体上同一点的力。(×) (2)分力与合力都是同时作用于物体的力。(×) (3)合力的作用效果与分力的共同作用效果一定相同。(√) 2．(多选)关于两个分力F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是(　 ) A．合力F的作用效果一定与F1、F2共同产生的作用效果相同 B．两力F1、F2一定是同种性质的力 C．两力F1、F2一定是同一个物体所受的力 D．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力 解析：选AC　只有对同一个物体的作用力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成，C项正确；合力是对原来几个力的等效替换，A项正确；分力可以是不同性质的力，但受力分析时，分力与合力不能同时存在，B、D错误。 3．(选自人教版教材)图甲、乙、丙、丁分别画出了重力为G的木棒在力F1和F2的共同作用下处于平衡状态的情况，这些力都位于同一平面内。根据每幅图中各个力作用线的几何关系，可以把上述四种情况的受力分成两类，你认为哪些情况属于同一类？你是根据什么来划分的？ 提示：图甲和图丁中木棒所受的力是共点力。图乙和图丙中木棒所受的力不是共点力。所谓共点力， 是指作用于物体上同一点，或者作用在同一个物体上且力的作用线相交于同一点的几个力。 逐点清(二)　平行四边形定则 [多维度理解] 1．平行四边形定则：若以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作平行四边形，则两邻边间的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力大小和方向，这就是共点力合成所遵循的平行四边形定则。 2．矢量和标量的进一步理解 我们所学习过的矢量有位移、速度、加速度等，相加时遵循平行四边形定则。标量有时间、路程、质量、密度、压强等，相加时遵循代数相加法则。 　　　两个分力的合力的大小 最大值 两分力同向时，合力最大，Fmax＝F1＋F2 最小值 两分力反向时，合力最小，Fmin＝|F1－F2|，其方向与较大的一个分力方向相同 合力范围 |F1－F2|≤F≤F1＋F2 说明 ①夹角θ越大，合力就越小；②合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力 [典例]　上海市的杨浦大桥是我国自行设计建造的双塔双索面叠合梁斜拉桥，如图甲所示。挺拔高耸的208 m 主塔似一把利剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，如图乙所示，每根钢索中的拉力都是3×104 N，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？ [解析]　把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下，可以用两种方法计算合力的大小。 法一：作图法 如图甲所示，自O点引两根有向线段OA和OB， 它们跟竖直方向的夹角都为30°， 取单位长度为1×104 N， 则OA和OB的长度都是3个单位长度， 量得对角线OC长约为5.2个单位长度， 所以合力的大小为F＝5.2×1×104 N＝5.2×104 N，方向竖直向下。 法二：计算法 如图乙所示，根据这个平行四边形是一个菱形的特点，连接AB，交OC于D，则AB与OC互相垂直平分，即AB垂直于OC，且AD＝DB，OD＝OC。 对于直角三角形AOD，∠AOD＝30°， 则有F＝2F1cos 30°＝2×3×104× N≈5.2×104 N，方向竖直向下。 [答案]　5.2×104 N　方向竖直向下 /方法技巧/　求合力的两种方法 1．作图法 (1)基本思路： (2)如图所示，图中F1＝50 N，F2＝40 N，F＝80 N，合力F与分力F1的夹角约为25°。 2．计算法 类型 作图 合力的计算 两力垂直 F＝ tan θ＝ 两力等大，夹角为θ F＝2F1cos F与F1的夹角为 合力与一个分力垂直 F＝ [全方位练明] 1．最先将平行四边形用于力的合成与分解，是牛顿之前的荷兰科学家斯台文。大小分别为30 N、40 N的两个力同时作用在一个物体上，这两个力的共同作用效果，若要用一个力来代替，这个力的大小不可能是(　 ) A．80 N B．40 N C．30 N D