第三章 第四节 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（粤教版）

第四节　力的合成 第1课时　力的合成 核心素养要求 核心素养呈现 1.通过实际生活实例，体会等效替代物理思想. 2.会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力. 　合力与分力 1．合力与分力：如果一个力产生的效果与另外几个力共同作用产生的效果相同，这个力就称为另外几个力的合力，另外几个力称为这个力的分力． 2．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作用效果相同． 两名同学两个力的共同作用与老师一个力的单独作用，产生的效果相同吗？ 提示：两名同学的作用效果与老师的作用效果相同，因此，力是可以等效的． 　力的合成方法 1．概念：求几个力的合力的过程． 2．合成法则：两个力合成时，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，这个法则叫作平行四边形定则． 3．合力的大小：两个力合成时，两个分力间的夹角越大，合力就越小，合力的大小范围是|F1－F2|≤F≤F1＋F2. 4．多个力的合成：多个力的合成的基本方法仍是平行四边形定则．具体做法是先任选两个分力求出它们的合力，用求得的结果再与第三个分力求合力，直到将所有的力都合成进去． (1)合力大小一定大于分力的大小．(×) (2)合力大小等于各个分力的代数和．(×) (3)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同．(√) 　 [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)两个人相反方向拉车 (2)一人推车，一人拉车 (3)两个人互成角度拉车 提示：(1)F1－F2　(2)F1＋F2　(3) |F1－F2|≤F≤F1＋F2. [思维深化] 1．合力与分力的三性 2．合力与分力的关系：等效替代关系． 3．受力分析时应注意的问题 合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中分力和合力不能同时出现．将几个分力合成后，分力被合力所替代，分力将不能再参与力的运算和分析．同样，如果分力已参与运算，则合力就不能参与力的运算和分析． 　(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．合力是对原来几个分力的等效替代，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． [针对训练] 1．(多选)关于力的合成，下列说法中正确的是(　　) A．一个物体受两个力的作用，求出它们的合力，物体便受到三个力的作用 B．如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，这个力就是那几个力的合力 C．不同性质的力，不能进行合成 D．某个力与其他几个力使物体发生的形变相同，这个力就是那几个力的合力 解析：BD　合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用的效果相同，不涉及性质问题，故选项B、D正确． 　求合力的方法 [思维深化] 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： ①若F1、F2两力同向，则合力F＝F1＋F2，方向与两力同向． ②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三角函数的知识求合力． 以下为求合力的三种特殊情况： 类型 作图 合力的计算 两分力相互垂直 大小：F＝ 方向：tan θ＝ 两分力大小相等，夹角为θ 大小：F＝2F1cos 方向：F与F1的夹角为 (当θ＝120°时，F1＝F2＝F) 合力与其中一个分力垂直 大小：F＝ 方向：sin θ＝ 　如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头．其中甲用了450 N的拉力，乙用了600 N的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求它们的合力． 解析：解法一　作图法如图所示，用图示中的线段表示150 N的力，用一个点O代表牌匾，依题意作出力的平行四边形． 用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5 N＝750 N，用量角器量出合力F与F1的夹角约为53°. 解法二　计算法 设F1＝450 N，F2＝600 N，合力为F. 由于F1与F2间的夹角为90°，根据勾股定理，得 F＝ N＝750 N， 合力F与F1的夹角θ的正切值tan θ＝＝＝， 所以θ＝53°. 答案：750 N，方向与甲的拉力的夹角为53° (1)用