第四章 第1节 科学探究：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（鲁科版2019）

第1节　科学探究：力的合成 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道合力与分力的概念． 2．知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则．能区别矢量和标量． 3．会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力． 通过力的合成的学习，体会等效替换的思想 通过实验探究，得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则． 通过力的合成和分解的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识． 知识点一 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：几个共点力共同作用所产生的效果可以用一个力代替，则这个力称为那几个力的合力，那几个力则称这个力的分力． 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．合力与分力是同时作用在物体上的力．(　×　) 3．合力产生的效果与分力共同产生的效果一定相同，因此可以用合力代替分力．(　√　) 知识点二 探究两个互成角度的力的合成规律 1.实验目的 (1)探究两个互成角度的共点力与其合力间的关系． (2)学习用等效的思想探究矢量合成的方法． 2．实验器材 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两条)、三角板、刻度尺、图钉(若干)、铅笔． 3．实验原理与设计 根据等效替代法，使一个力的作用效果和两个互成角度的共点力的共同作用效果相同．即将橡皮条一端固定，另一端用两个力F1、F2使其伸长一定长度，再用一个力F′作用于橡皮条的同一点，使其伸长到同一位置，则F′与F1和F2的作用效果相同，F′就是F1、F2的合力．作出力F′的图示，再根据平行四边形定则作出力F1、F2的合力F的图示，比较F和F′的大小和方向，找出其中的规律． 4．实验步骤 (1)仪器的安装：用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上，并用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套． (2)操作与记录 ①用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O，记录两弹簧测力计的读数，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳套的方向． ②用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数和细绳套的方向． 5．数据处理 (1)用铅笔和刻度尺从结点到达的位置O沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出两个弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即合力F的图示． (2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这个弹簧测力计的拉力F′的图示． (3)比较F′和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同． 6．实验结论 F是F1、F2的合力，F1、F2和F满足平行四边形关系． 在“探究求合力的方法”实验中，判断下列说法的正误． 1．同一次实验过程中，将橡皮条拉伸相同长度即可(　×　) 2．用两弹簧测力计同时拉细绳套时，拉力方向必须垂直(　×　) 3．弹簧测力计拉力方向必须与细绳共线，且与木板平行(　√　) 4．可以用铅笔沿细绳套方向画出拉力的方向(　×　) 知识点三 平行四边形定则 1.平行四边形定则：若以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作平行四边形，则两邻边间的对角线所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力大小和方向．这就是共点力合成所遵循的平行四边形定则． 2．三个或三个以上的力的合成：利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，直到把所有力都合成为止，最后得到的结果就是这些力的总合力． 3．矢量和标量 矢量：相加时遵循平行四边形定则的物理量． 标量：相加时遵循代数相加法则的物理量． 4．平行四边形定则的应用 已知两个分力求合力时，可用力的图示画出两个分力，用平行四边形定则求出合力． 1．两个力的合力一定大于其中任意一个分力．(　×　) 2．矢量、标量的运算方法不同．(　√　) 3．多个共点力求合力时，平行四边形定则也适用．(　√　) 探究点一　　(运动观念之形成) ►情境探究 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 . 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是什么关系呢？ 提示：相同；能等效替代；F是F1和F2的合力，F1和F2是F的分力． ►探究归纳 1．合力与分力的三性 2．合力与分力的大小关系 两个力的合成 最大值 两分力同向时，合力最大，Fmax＝F1＋F2 最小值 两分力反向时，合力最小，Fmin＝|F1－