第三章 第4节 第1课时 力的合成（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（教科版2019）

第4节　力的合成 第1课时　力的合成 课程内容要求 核心素养提炼 1.从力的作用效果出发理解合力和分力的概念。 2．掌握力的平行四边形定则，知道它是矢量合成的普遍规律，会用作图法求共点力的合力，会用直角三角形知识计算合力。 3．知道合力的大小与分力之间夹角的关系。 4．初步了解物理学研究方法——等效法。 1.物理观念：初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力；能从力的作用效果理解力的合成。掌握合力与分力的概念。 2．科学思维：能对常见的物理现象进行分析和推理，获得结论并作出解释。 3．科学探究：培养设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的能力。 4．科学态度与责任：从知识是相互关联、相互补充的思想中，建立事物是相互联系的科学态度。 [对应学生用书P78] 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 (1)定义：求几个力的合力的过程。 (2)实质：力的合成是一种等效替代的方法，即用一个力去替代几个共同作用的力，替代后产生的作用效果与原来相同。 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。 [思考] 若两个水桶的质量相等，则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一名老师的作用效果相同，因此，力是可以等效的。 1．平行四边形定则：用表示两个共点力的线段为邻边作平行四边形，合力的大小和方向用这两个邻边之间的对角线表示出来。 2．三角形定则：把两个力首尾相接，然后从第一个力的始端向第二个力的末端画一条有向线段，这个有向线段就表示这两个力的合力。 [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)合力有可能小于任何一个分力。(√) (2)合力F的大小随分力F1、F2之间夹角的增大而减小。(√) [对应学生用书P79] 探究点一　合力与分力的关系 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)两个人互成角度拉车 提示　(1)F1－F2　 (2)F1＋F2 (3) F1－F2≤F≤F1＋F2 1．合力与分力的三种性质 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。(0°≤θ≤180°) (1)两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向。 (2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|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。 [特别提醒]　合力既可能大于某一分力，也可能小于某一分力，还可能等于某一分力。 (多选)关于力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共同作用产生的效果相同 B．力F1、F2一定是同种性质的力 C．力F1、F2一定是同一个物体受到的力 D．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。合力是对原来几个分力的等效替代，分力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在。] [训练1]　有三个力，大小分别为13 N、3 N、29 N。那么这三个力的合力最大值和最小值分别是(　　) A．29 N、3 N B．45 N、0 N C．45 N、13 N D．29 N、13 N C　[当三个力同向、共线时，合力最大，最大值为三力之和，即45 N；任取其中两个力，如取13 N、3 N两个力，其合力范围为10 N≤F≤16 N，29 N不在该范围之内，故合力不能为零。当13 N、3 N 的两个力同向，与29 N的力反向时，合力最小，最小值为13 N，故C正确。] [训练2]　右图为两个共点力的合力F随两个共点力间的夹角θ变化的图像，则这两个力的大小分别为(　　) A．1 N和4 N　　　　　　 B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N B　[由题图知，两力方向相同时，合力为5 N，即F1＋F2＝5 N；方向相反时，合力为1 N，即|F1－F2|＝1 N。故F1＝3 N，F2＝2 N或F1＝2 N，F2＝3 N。] 探究点二　求合力的方法 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。 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