第三章 4.力的合成和分解-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

4．力的合成和分解 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1．合力、分力及力的合成 2．力的分解 3．实验探究两个互成角度的力的合成规律 1．知道共点力的概念，能从力的作用效果上理解合力和分力 2．理解平行四边形定则，会用图解法和计算法求合力和分力 3．知道合力随分力夹角的变化情况，知道合力的取值范围 4．掌握根据力的作用效果确定分力方向的方法 5．能通过实验得出平行四边形定则，会分析实验数据 学习合力、分力和共点力的概念，了解建立物理观念的方法；运用平行四边形定则求合力或进行力的分解，培养学生的科学推理能力 第1课时　力的合成和分解 知识点一　合力与分力 如图所示，一个成年人或两个孩子均能提起同一桶水，那么该成年人用的力与两个孩子用的力的作用效果是否相同？二者能否等效替代？ 提示：作用效果相同，两种情况下力的作用效果均是把同一桶水提起来，能够等效替代。 1．共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 2．合力与分力：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。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：合力与分力之间是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同。 1．(多选)关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是(　　) A．合力F一定与F1、F2 共同作用产生的效果相同 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受到的力 D．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力 AC　[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，合力是原来几个分力的等效替代，分力可以是不同性质的力，分析物体的受力时，合力与分力不能同时存在，所以选项A、C正确。] 2．下列关于合力和分力的说法中，正确的是(　　) A．合力总比任何一个分力都大 B．两个力的合力至少比其中的一个分力大 C．合力的方向只与两分力的夹角有关 D．合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间 D　[根据平行四边形定则知，合力可能比分力大，可能比分力小，还可能与分力相等，A、B错误；根据平行四边形定则知，合力的方向取决于两分力的大小和方向，C错误；合力的大小取值范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间，D正确。] 学生用书↓第74页 3．已知两个力F1与F2的大小分别为10 N和30 N，则它们的合力大小不可能等于 (　　) A．15 N B．20 N C．35 N D．40 N A　[F1与F2合力的最大值Fmax＝F1＋F2＝40 N，F1与F2合力的最小值Fmin＝F2－F1＝20 N，故合力的大小不可能为15 N，故选A。] 1．合力与分力的关系：等效替代关系。 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，Fmax＝F1＋F2，合力与分力同向。 (2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，Fmin＝|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。 知识点二　力的合成 1．力的合成：求几个力的合力的过程叫作力的合成。 2．平行四边形定则 在两个力合成时，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。 3．矢量和标量 (1)矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。力、位移、速度、加速度都是矢量。 (2)标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。质量、路程、功、电流等都是标量。 【判断正误】 1．力、位移、速度的合成均遵从平行四边形定则。(√) 2．平行四边形定则只能确定合力的大小，不能确定合力的方向。(×) 3．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力。(√) 4．合力的大小随分力夹角的增大而增大。(×) 1．两个力的合力的求法 (1)作图法 根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体思路如下： 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 若F1、F2两力同向，则合力F＝F1＋F2，方向与两力同向。 若F1、F2两力反向，则合力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。 求合力的三种特殊情况： 学生用书↓第75页