内容正文:
第4.1节
力的合成
必修一
第三章
编号 知识点 教材出处 情境图 问题链 演绎推理(具体/个别/分析) 归纳推理(抽象/一般/综合)
01 节问题引 入 必修一 P72 一个静止的物
体,在某平面上受到 5 个力作用,你能判 断它将向哪个方向
运动吗? 解决这个问题的关键是, 在保证力的作用效果不变的前 提下,这几个力如何用一个力 来替代。 如果我们能找到一种方法,即 “用一个力的单独作用替代两个力 的共同作用,而效果不变 ”,上述 问题就迎刃而解了。
02 合力和分 力 必修一 P72
图 3.4-1 两个小孩共同
提这桶水,与跟一个 大人提着它,有相同 之处吗? 两个小孩分别用力 F1 、F2 共同提着一桶水,水桶静止; 一个大人单独向上用力 F 提着 这桶水也能让水桶保持静止, 其效果相同的。 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, 那么这个力与另外几个力等效,可 以相互替代,这个力就称为另外几 个力合力(resultant force ),另外 几个力称为这个力的合力(resultant force)。
如图中的 F 等于 F1 和 F2 的合 力。F1 和 F2 可以看成是 F 的分力。
03 合力和分 力 必修一 P68 图 3.4-2 一根线悬挂吊
灯,与两根线(悬线 上端分别固定在天
花板的左右两处)共 同悬挂吊灯,有相同 之处吗? 一盏吊灯悬吊在天花板上 保持静止,悬线对吊灯的拉力 是 F;若用两根线共同悬挂吊 灯,线的拉力是 F1 和 F2,也能 使吊灯保持静止,其效果相同 的。
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04 合力和分力 必修一 P72 生活中常常见到这样的事例:一个力的 单独作用与两个或者更多力的共同作用,其
效果相同。除了上面这两个,你能列举更多
这样事例吗? 学生背的书包,单杠上做引 体向上运动员,许多钢索吊起斜 拉桥..... 合力与分力的相互替代是 一种等效替代,这是物理学上 常用的一种研究方法。例如,用 总电阻代替串联或并联的几个电 阻,也是一种等效替代。
05 力的合成方 法 必修一 P72 几个力都作用在物 体上的同一点上,或它 们的延长线相交于同一 点,这几个力就叫做共 点力。 物理学中,我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成
(composition of forces)。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,替代后产生的效果与原来的 相同。
既然合力与分力可以相互替代,那么它们之间应该遵行一定 的关系。现在我们讨论互成角度的共点力的合成方法。研究思路 仍然是“实验-观察-猜想-论证 ”。
在初中我们已经学过同一直线上两个力 的合成方法。当作用在物体上的两个共点力 不在一条直线上时,它们合力的大小应该怎 样确定?
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06 力的合成 方法 必修一 P73 图 3.4-3 实验器材与装置
木板、橡皮筋、细线、弹簧测力计、图钉、 白纸、铅笔、刻度尺、三角板。 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。
实验步骤
(1)如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡 皮条的长度为 GE。
(2)如图乙,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆 环受到拉力 F1 、F2 的共同作用,处于 O 点,橡皮条伸长的长度为 EO。
(3)如图丙撤去 F1 、F2 ,改用一个力 F 单独拉住小圆环, 仍使它处于 O 点。
力 F 单独作用,与 F1、F2 共同作用的效果是一样的, 都能使小圆环保 持静止, 由于两次橡皮条伸长的长度相同,即橡皮条对小圆环的拉力相同, 所以 F 等于 F1 、F2 的合力。
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