第3章 第4节 第1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（人教版2019）

第4节　力的合成和分解 课标要求 层级达标 通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。 学考层级 1.知道合力和分力的概念，体会等效替换的思想。 2.通过实验探究，得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则。 3.知道力的合成和分解的方法，知道力的分解与合成互为逆运算。 4.知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则。 选考层级 理解平行四边形定则，会用作图法和计算法进行力的合成与分解。 第1课时 力的合成 (强基课—逐点理清物理观念) 逐点清(一)　合力和分力的关系 [多维度理解] 1．合力：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。 2．分力：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。 3．合力与分力的关系：合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系。 1．合力与分力的三个特性 2．合力与分力的大小关系 两分力大小不变时，合力F随两分力夹角θ的增大而减小，随夹角θ的减小而增大(0°≤θ≤180°)。 (1)两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向。 (2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|F1－F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同。 (3)合力的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)合力的作用可以替代几个分力的共同作用，它与分力是等效替代关系。(√) (2)合力总比分力大。(×) (3)力F的大小为100 N，它的两个分力为F1和F2，一个分力F1的大小为60 N，则另一个分力F2可能小于40 N。(×) 2．(2023·山东滨州高一检测)一个物体在三个共点力作用下处于平衡状态，其中F1＝5 N、F2＝8 N，则F3不可能等于(　 ) A．3 N　　　　　　　　　 B．1 N C．9 N D．13 N 解析：选B　当F1和F2方向相同时，两个力的合力最大，最大值为Fmax＝F1＋F2＝5 N＋8 N＝13 N，当F1和F2方向相反时，两个力的合力最小，最小值为Fmin＝F2－F1＝8 N－5 N＝3 N，物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则F3的范围为3 N≤F3≤13 N，故B符合题意，A、C、D不符合题意。 3．下列三个共点力的合力可能为0的是(　 ) A．3 N、5 N、10 N B．4 N、6 N、8 N C．12 N、7 N、4 N D．1 N、3 N、5 N 解析：选B　由合力的范围|F1－F2|≤F≤F1＋F2可知，3 N、5 N的合力范围是2 N～8 N,10 N不在合力范围之内，所以3 N、5 N、10 N三个力的合力不可能是0，A错误；4 N、6 N的合力范围是2 N～10 N,8 N在合力范围之内，所以4 N、6 N、8 N三个力的合力可能是0，B正确；4 N、7 N的合力范围是3 N～11 N，12 N不在合力范围之内，所以12 N、7 N、4 N三个力的合力不可能是0，C错误；1 N、3 N的合力范围是2 N～4 N,5 N不在合力范围之内，所以1 N、3 N、5 N三个力的合力不可能是0，D错误。 逐点清(二)　力的合成方法与合力的计算 [多维度理解] 1．力的合成：求几个力的合力的过程。 2．力的分解：求一个力的分力的过程。 3．平行四边形定则 在两个力合成时，如果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。 4．力的分解规律 (1)力的分解也遵从平行四边形定则。 (2)如果没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力，如图所示。 (3)一个已知力究竟应该怎样分解，要根据具体问题来确定。 5．多个力的合成方法 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。 　求合力的两种方法 1．作图法 (1)基本思路： (2)如图所示：用作图法求F1、F2的合力F。 2．计算法 (1)两分力共线时： ①若F1、F2两力同向，则合力大小F＝F1＋F2，方向与两力同向。 ②若F1、F2两力反向，则合力大小F＝|F1－F2|，方向与两力中较大者同向。 (2)两分力不共线时：根据平行四边形定则结合解三角形的知识求合力。 [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。主塔高208 m，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开。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