第4章 第1节 第2课时 科学探究：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（鲁科版）

第2课时　科学探究：力的合成 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道共点力、合力、分力、力的合成的概念，体会等效替代的物理思想。 2.理解力的平行四边形定则，知道它是矢量运算的普遍法则。 3.掌握求合力的常用方法，会计算共点力的合力。 　共点力的合成 1．共点力：如果几个力同时作用在物体上的同一点，或者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。 1．作用在同一物体上的几个力一定是共点力。( × ) 2．共点力一定作用于物体上的同一点。( × ) 3．只要弹簧伸长相同长度，力的作用效果就相同。( × ) 4．两个共点力共同作用的效果与其合力作用的效果相同。( √ ) 　平行四边形定则 1．平行四边形定则：两个共点力合成时，以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表示合力的大小和方向，如图所示。 2．多个力的合成方法：物体受到三个或更多个共点力作用，可用平行四边形定则先求出其中两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把所有外力都合成进去，最后得到这些力的合力。 珠港澳大桥是世界上最长的跨海大桥，桥梁采用斜拉索式。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是θ，每根钢索中的拉力都是F。这对钢索对塔柱形成的合力大小能直接相加吗？两条钢索对塔柱形成的合力如何计算？ 提示：不能，因为两条钢索的拉力不在同一方向上，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。 　合力和分力的关系 [思考探究] 如图所示，一个成年人提起一桶水，使水桶保持静止，用力为F；两个孩子共同提起同样的一桶水并使之保持静止，用力分别为F1和F2。 (1)一个成年人提起一桶水，使水桶保持静止，则成年人对水桶向上的拉力是多少？ (2)当两个孩子共同提起同样的一桶水并使之保持静止，用力分别为F1和F2，此时两小孩对水桶的拉力是多少呢？ (3)该成年人用的力与两个孩子的力作用效果是否相同？二者能否等效替代？F与F1、F2是什么关系？ 提示：(1)由二力平衡可知，人对水桶的拉力和水桶的重力大小相等，为200 N。 (2)因为水桶是静止的，所以两个小孩对水桶的力一定和水桶的重力等大反向，即两个小孩对水桶的力为200 N。 (3)作用效果相同，能等效替代。F与F1、F2是合力与分力的关系，F是F1和F2的合力，F1和F2是F的两个分力。 [思维深化] 1．合力与分力的三性 2．合力与分力的大小关系 当两个分力F1、F2大小一定时： (1)两力同向时合力最大：F＝F1＋F2，方向与两力同向。 (2)两力反向时合力最小：F＝|F1－F2|，方向与其中较大的力同向。 (3)两力夹角为θ时，如图所示，合力随θ的增大而减小，随θ角的减小而增大，合力大小的范围是：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 (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。 　(多选)下列关于合力与分力的说法中正确的是(　　) A．合力与分力同时作用在物体上 B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的 C．合力可能大于分力，也可能小于分力 D．当两分力大小不变时，增大两分力间的夹角，则合力一定减小 【解析】　合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，选项A错误，B正确；当两分力大小不变时，由平行四边形定则可知，分力间的夹角越大，合力越小，合力可能大于分力(如两分力间的夹角为锐角时)，也可能小于分力(如两分力间的夹角大于120°时)，选项C、D正确。 【答案】　BCD 合力与分力关系的三点注意 (1)合力与分力是等效替代关系，其作用效果相同，并不是指物体同时受到合力和分力的作用，受力分析时合力和分力不能同时出现。 (2)合力与分力的大小关系可利用平行四边形定则画出示意图分析，其大小关系为：“合力的大小可能大于每个分力，也可能小于每个分力，还可能与某个分力相等”。 (3)只有同一物体上受到的力才能求合力。 [针对训练] 1.如图所示，有两个共点力，一个是F1＝40 N，一个是F2，它们的合力是F＝100 N，则F2的大小可能是(　　) A．20 N B．40 N C．80 N D．160 N 解析：有两个共点力的合力大小为100 N，若其中一个分力大小为40 N，另一个分力的大小应在60 N≤F≤140 N范围，所以可能为80 N。故选C。 答案：C 　合力大小的计算 [思考探究] 物体受到两个力F1和F2，F1方向水平向左；F2方向