第三章 第4节 第1课时 力的合成-【高考领航】2023-2024学年高中物理必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第4节　力的合成 第1课时　力的合成 1．知道合力与分力的概念及力的合成的概念。 2．理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则，会用平行四边形定则求合力，知道分力与合力间的大小关系。 3．会用作图法、计算法求合力。 1．物理观念：力的合成、平行四边形定则。 2．科学思维：等效替代思想。 3．科学探究：探究两个互成角度的力的合成规律。 4．科学态度与责任：能够利用力的合成的方法分析生活中的实际问题。　　　　　　　　　　　　　　　 　几个力可以用一个力来替代 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：求几个力的合力的过程叫作力的合成。 3．共点力：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称为共点力。 　平行四边形定则 1．平行四边形定则：用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，合力F的大小和方向可用这两个邻边之间的对角线表示，这叫作力的平行四边形定则。 2．三角形定则：把两个力首尾相接，然后再从第一个力的始端向第二个力的末端画一条有向线段，这个有向线段表示这两个力的合力。这种求合力的方法叫作力的三角形定则。 　合力的计算 1．对于两个互成直角的共点力，可以用作图法和计算法求它们的合力。 2．求两个以上的力的合力：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。 [课前小练] 1．判断下列说法是否正确。 (1)合力及其分力可以同时作用在物体上。(×) (2)几个力的共同作用效果可以用一个力来代替。(√) (3)两个力的合力一定比其分力大。(×) (4)在受力分析时，应按物体的实际情况客观分析物体受几个力的作用，不能在受力分析时再加上合力。(√) 2．假设一座斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，每根钢索中的拉力都是3×104 N，则它们对塔柱的合力大小和方向为(　　) A．5.2×104 N，方向竖直向上 B．5.2×104 N，方向竖直向下 C．5.2×102 N，方向竖直向上 D．5.2×102 N，方向竖直向下 解析：B　以钢索拉力F1、F2为邻边作平行四边形如图所示，连接A、B，交OC于D，则AB与OC互相垂直且平分，由对称性知，合力方向沿塔柱竖直向下，合力的大小为F＝2F1cos 30°＝2×3×104× N≈5.2×104 N。故选B。 　合力和分力的关系 [思考探究] 思考下列几种情况下小车受到的合力。(假设F1>F2) (1)两个人向相反方向拉车 (2)一人推车，一人拉车 (3)两个人互成角度地拉车 提示：(1)F1－F2。(2)F1＋F2。(3)F1－F2<F<F1＋F2。 [思维深化] 1．合力和分力的“三性” 2．合力和分力的大小关系 (1)两个力共线时，其合力的大小范围 ①最大值：当两个力同向时，合力F最大，Fmax＝F1＋F2，合力和分力方向相同。 ②最小值：当两个力反向时，合力F最小，Fmin＝|F1－F2|，合力和分力中较大的力方向相同。 (2)两分力成某一角度θ时，如图所示，合力大小的范围是：|F1－F2|＜F＜F1＋F2。 (3)夹角θ越大，合力就越小。 (4)合力可以大于等于两分力中的任何一个力，也可以小于两分力中的任何一个力。 　关于两个大小不变的力F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是(　　) A．合力F一定与F1、F2其中之一作用产生的效果相同 B．两力F1、F2一定是同一个物体受到的力 C．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力 D．F大小随F1、F2间夹角的增大而增大 解析：B　只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成，B正确；合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在，A、C错误；合力随两分力间夹角的增大而减小，D错误。 [针对训练] 1．(多选)已知两个分力的大小为F1、F2，它们的合力大小为F，下列说法中不正确的有(　　) A．不可能出现F<F1同时F<F2的情况 B．不可能出现F>F1同时F>F2的情况 C．不可能出现F<F1＋F2的情况 D．不可能出现F>F1＋F2的情况 解析：ABC　如果F1与F2大小相等，方向相反，则其合力为零，既小于F1又小于F2，故A错误；如果F1、F2同向，则合力F＝F1＋F2，既大于F1又大于F2，故B错误；合力F的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，因此，C错误，D正确。 　求合力的方法 [思考探究] 两人同拉一辆车，如图所示，每人都用100 N的力拉，车受到的拉力一定是200 N吗？ 提示：不一定。两个力的合力并非两个力大小之和，应根据平行