3.4 力的合成 导学案-2023-2024学年高一上学期物理人教版必修1

课题：力的合成 知识点一：力的合成 1．合力与分力：如果力F的作用效果与力F1和F2共同作用的效果相同，我们就称F为F1和F2的合力，F1和F2为F的分力． 2．力的合成 （1）定义：求几个力的合力的过程． （2）实质：力的合成是一种等效替代的方法，即用一个力去替代几个共同作用的力，替代后产生的作用效果与原来相同． 3．共点力：作用于物体上同一点，或者力的作用线相交于同一点的几个力． 　　　 要点诠释 1．合力与分力的等效性 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效果上可以相互替代． 2．合力与分力的同体性 用于求合力的各个分力必须是作用在同一物体上的力，作用在不同物体上的力是不能求合力的，求得的合力也作用在分力作用的物体上． 3．合力与分力的瞬时性 各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了，合力也同时发生变化． 典例强化 例1．关于几个力与其合力，下列说法正确的是（　　） A．合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同 B．合力与原来那几个力同时作用在物体上 C．合力的作用可以替代原来那几个力的作用 D．求几个力的合力遵循力的平行四边形定则 知识点二：探究共点力合成的规律 　　1．实验目的：探究合力与分力的关系． 2．实验原理 利用等效替代法，将橡皮条筋一端固定，另一端用两个力F1、F2拉，使其伸长一定长度，再用一个力F作用于橡皮筋的同一点，使其沿同一方向伸长同样的长度，那么F与F1、F2的作用效果相同；若记下F1、F2的大小和方向，画出各个力的图示，就可以研究F与F1、F2的关系了． 3．实验器材 白纸、木板、橡皮筋、细绳、刻度尺、弹簧测力计、铅笔、滑轮（若干）、图钉（若干）． 4．实验步骤 ( 图1 )（1）在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上的K点处，橡皮筋的自然长度为KE，如图1（a）所示． （2）让橡皮筋在互成120°的两个弹簧测力计的共同作用下沿KE方向由E点伸长至O点，此时弹簧测力计的示数分别为F1和F2，做出F1和F2的图示，如图（b）所示．撤去F1和F2，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿KE伸长到O点，此时弹簧测力计的示数为F，如图（c）所示，在同一张纸上作出F的图示． （3）改变F1和F2的大小和方向，重复上述的实验和作图。 5．实验结论 用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来,这叫做力的平行四边形定则． 要点诠释 1．共点的两个力F1、F2的合力F的大小与它们的夹角θ有关： ①夹角θ越大，合力越小； ②夹角θ越小，合力越大； ③F1与F2同向时合力最大，F1与F2反向时合力最小； ④合力大小的取值范围是|F1－F2|≤F≤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最小值： a：当其中两个较小分力之和F1＋F2大于等于第三个分力F3时，合力F最小值为零，即Fmin＝0． b：如果其中两较小分力之和F1＋F2<F3时，合力最小值Fmin＝F3－（F1＋F2）． ③合力的取值范围Fmin≤F≤Fmax． 典例强化 例1．作用在某物体上的两个力，大小分别为6 N和8 N，则它们的合力最大值和最小值分别是（　　） A．14 N和2 N　　 　 B．14 N和0 C．48 N和2 N D．48 N和0 知识点三：互成直角的两个力的合成 ( 图2 )1．互成直角的共点力的合成 如图2所示，由几何知识得合力大小F＝，方向tan θ＝． 2．求多个共点力的合力的方法 先求任意两个力的合力，再求这个合力与第三个力的合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力． 3．矢量合成规律 矢量既有大小又有方向，在合成时都遵循平行四边形定则． 要点诠释 1．力的三角形作图法 ( 图3 )三角形定则：在求共点力的合成时，有时为了方便，往往使用三角形定则，而不是使用平行四边形定则．例如，将如图3甲中的两个力F1和F2用平行四边形定则合成为合力F时，将F1始端平移到F2的末端形成图乙，这样F1和F2与合力F围成一个闭合的三角形． 三角形定则是平行四边形定则的延伸和推广，在实际应用中有着特殊的作用，比如求极值、判断三力是否构成合力、分力关系等． ( 图4 ) 典例强化 例1．如图4所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200 N，二力之间的夹角