第三章 第4节 第1课时 力的合成和分解-【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（人教版）

第4节　力的合成和分解 第1课时　力的合成和分解 [学习目标要求]　1.知道什么是共点力。2.知道合力和分力的概念，合力与分力是等效替代关系。3.知道什么是力的合成与分解，理解力的合成与分解遵循的规律——平行四边形定则。4.知道平行四边形定则是矢量合成的普遍法则。 　合力和分力 1．共点力：几个力如果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，这几个力叫作那个力的分力。 3．关系：合力与分力之间是等效替代关系。 [判一判] (1)作用在同一物体上的力一定是共点力。( × ) (2)共点力一定作用在同一物体上。( √ ) (3)合力和分力都作用在物体上，受力分析时都要分析。( × ) 　力的合成和分解 1．定义：求几个力的合力的过程叫作力的合成，求一个力的分力的过程叫作力的分解。 2．平行四边形定则：求两个力合成时，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。这个规律叫作平行四边形定则。 3．多个力的合成：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。 4．力的分解法则：力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则。把一个已知力F作为平行四边形的对角线，那么，与力F共点的平行四边形的两个邻边，就表示力F的两个分力。 注意：(1)一个力可以分解为两个力，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。 (2)在实际问题中，要依据力的作用效果分解。 [想一想] 为了行车的方便与安全，很高的桥要造很长的引桥，如图所示。造很长的引桥是为了减小桥面的坡度，从车辆的受力角度分析一下原因。 提示：减小过桥车辆的重力在平行于引桥桥面方向的分力。 　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。 2．标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。 3．三角形定则：把两个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向。 注意：平行四边形定则是矢量运算法则，不仅适用于力的合成，也适用于速度、加速度等矢量的合成。 [判一判] (1)运算时遵循三角形定则的物理量一定是矢量。( √ ) (2)由于矢量的方向用正负表示，故具有正负值的物理量一定是矢量。( × ) (3)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同。( √ ) 学习任务一　合力和分力的关系的理解 [导学探究] 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？两个孩子共提一桶水时，要想省力，两个孩子拉力间的夹角应大些还是小些？ 提示：作用效果相同，两种情况下力的作用效果能够等效替代，要想省力，两个拉力的夹角应该小些。 [思维深化] 1．合力与分力的三性 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θ的减小而增大。 (1)当θ＝0时，F有最大值，Fmax＝F1＋F2； (2)当θ＝180°时，F有最小值，Fmin＝|F1－F2|； (3)合力大小的范围为|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)关于两个共点力与它们的合力，下列说法中正确的是(　　) A．合力与这两个力的性质相同 B．合力与这两个力的共同作用效果相同 C．夹角0≤θ≤180°时，合力随两个共点力夹角的减小而变大 D．合力一定比原来的每一个力都大 解析：BC　合力与分力是等效替代关系，合力的作用效果与两个分力共同作用的效果相同，两个分力的性质可以不同，A错误，B正确；根据平行四边形的变化特点可知，夹角越小，合力越大，C正确；合力可能比分力大，也可能比分力小，还可能与分力大小相等，D错误。 合力与分力关系中应注意的问题 (1)合力是其所有分力的共同效果，并不是单独存在的一种新的力，受力分析时合力和分力不能同时出现。 (2)只有同一物体上受到的力才能求合力。 [针对训练] 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 解析：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F是对力F1、F2的等效替代，两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。 学习任务二