(讲义)第3章 第4节 第1课时 力的合成和分解-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册(人教版2019)

第4节　力的合成和分解 第1课时　力的合成和分解 学习任务 1．知道合力和分力的概念，知道平行四边形定则的内容。 2．能区别矢量和标量。 3．知道力的合成和分解的方法，会用作图法和计算法进行力的合成与分解。 　合力和分力 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。如图所示： 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．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的效果相同。 如图所示，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。 问题1　一个成年人提起一桶水，使水桶保持静止，则成年人对水桶向上的拉力是多少？ 提示：200 N。 问题2　当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 ，此时两小孩对水桶的拉力是多少呢？ 提示：200 N。 问题3　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？ 提示：作用效果相同，能等效替代。 问题4　F与F1、F2是什么关系？ 提示：F与F1、F2是合力与分力的关系，F是F1和F2的合力，F1和F2是F的两个分力。 1．合力与分力的性质 2．合力与分力的大小关系 (1)合力大小可以大于、等于或小于分力的大小，如图甲所示。 (2)两个分力大小一定时，夹角越大合力越小，如图乙所示。 (3)合力一定，若两分力大小相等，则两等大分力的夹角越大，分力越大，如图丙所示。 【典例1】　(多选)下列关于合力与分力的说法正确的是(　　) A．合力与分力同时作用在物体上 B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的 C．合力可能大于分力，也可能小于分力 D．当两分力大小不变时，增大两分力间的夹角，则合力一定减小 [思路点拨]　解答本题时需要把握以下两点： (1)合力与分力作用效果相同，但不同时作用在物体上。 (2)合力与分力遵循平行四边形定则。 BCD　[合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，选项A错误，B正确；当两分力大小不变时，由平行四边形定则可知，分力间的夹角越大，合力越小，合力可能大于分力(如两分力间的夹角为锐角时)，也可能小于分力(如两分力间的夹角大于120°时)，选项C、D正确。] 　关于合力、分力的两个注意事项 (1)在力的合成中分力是实际存在的，每一个分力都有对应的施力物体，而合力没有与之对应的施力物体。 (2)合力为各分力的矢量和，合力不一定比分力大。它可能比分力大，也可能比分力小，还有可能和分力大小相等。 [跟进训练] 1．(多选)两个力F1和F2间的夹角为θ(0°≤θ≤180°)，两个力的合力为F，下列说法正确的是(　　) A．若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F就越大 B．合力F总比分力中的任何一个力都大 C．如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大 D．合力F可能比分力中的任何一个力都小 AD　[若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F越大，故A正确；根据平行四边形定则可知，合力可能比分力大，可能比分力小，可能与分力相等，故B错误，D正确；如果夹角不变，F1大小不变，F2增大，合力F可能减小，也可能增加，故C错误。] 　求合力的方法 1．力的合成：求几个力的合力的过程。 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．多个力的合成方法 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。 港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，港珠澳大桥全长55 km，其主体工程由6.7 km的海底沉管隧道、长达22.9 km的桥梁、逾2×105 m2的东、西人工岛组成，即“桥—岛—隧”一体。桥梁采用斜拉索式，假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，每根钢索中的拉力都是3×104 N。 问题1　这对钢索对塔柱形成的合力大小能直接相加吗？为什么？ 提示：不能，因为两条钢索的拉力不在同一方向上。 问题2　两条钢索对塔柱形成的合力如何计算？方向如何确定？ 提示：把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力，可用作图法或计算法求解。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。 1．作图法 (1)基本思路 (2)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