内容正文:
第四节 力的合成
[定位·学习目标]
1.通过学习分力、合力、力的合成的物理概念并解决相关的实际问题,深化力的合成的等效思想.
2.通过实验深化等效替代的科学探究方法,建立平行四边形定则求解力学问题的科学思维.
3.通过在实验探究中尊重客观事实,探索科学方法,学会与他人合作交流,培养科学的严谨态度.
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突破·关键能力
检测·学习效果
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物理
一、合力与分力
1.概念
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 ,那么这个力与另外几个力 ,可以相互替代,这个力就称为另外几个力的 ,另外几个力称为这个力的 .
相同
等效
合力
分力
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2.关系
合力和分力的相互替代是一种 .
等效替代
二、力的合成方法 合力的计算
1.力的合成
求几个力的 的过程叫作力的合成.
合力
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2.力的合成方法
如果以表示两个分力的线段为 作平行四边形,这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向,如图所示.这就是求合力的平行四边形定则.平行四边形定则可应用于合力的计算,其他 的合成同样也遵循平行四边形定则.
邻边
对角线
矢量
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1.判断正误.
(1)合力与分力同时作用在一个物体上.( )
(2)由力的平行四边形定则可知,合力可能小于分力.
( )
(3)合力产生的效果与分力共同作用产生的效果一定相同,因此可以用合力代替分力.( )
×
√
√
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2.两个人共同拉着一辆车在平直的公路上前进.
(1)“车同时受到这两个人的拉力和他们的合力作用”,这句话对吗?
答案:(1)不对.
(2)这两个人之间夹角大些省力还是小些省力?
答案:(2)夹角小些省力.
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3.某同学在坐标纸上画出了如图所示的两个已知力F1和F2,图中小正方形的边长表示2 N,请利用平行四边形定则求出两力的合力F的大小.
答案:以F1和F2为邻边作平行四边形,如图所示.
其对角线表示合力F,由图可知,F=12 N.
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探究点一 合力与分力的关系
用硬纸板剪出五个宽度相同的长条,其中四个两两长度分别相等,第五个较长些,然后用螺丝铆住(AE与BC,CD不要铆住),如图所示.其中AB表示一个分力,AD表示另一个分力,AC表示合力.
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(1)改变∠BAD的大小,观察两分力间的夹角变化时合力大小如何变化?
答案:(1)合力随着两分力间夹角的增大而减小,随着两分力间夹角的减小而增大.
(2)合力一定大于其中一个分力吗?
答案:(2)不一定.合力与分力的大小符合三角形三边的关系,由几何知识知,三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,因此合力大小的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2,当两分力在一条直线上时,可取等号.例如F1=5 N,F2=5 N,合力0≤F≤10 N,合力F的最小值为0,比任何一个分力都小.
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1.合力与分力的三性
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2.合力与分力的大小关系
最大 F1、F2同向,F合=F1+F2
最小 F1、F2反向,F合=|F1-F2|
合力与分力的
大小关系 |F1-F2|≤F合≤F1+F2
合力与两分力
夹角θ的关系
θ越大,F越小
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3.注意: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.
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[例1] 两个力F1和F2间的夹角为θ(0°≤θ≤180°),其合力为F.以下说法正确的是( )
A.F1、F2与合力F是同时存在的
B.合力F一定大于F1、F2中的任何一个
C.当F1和F2大小不变时,若θ增大,则合力F一定减小
D.当F1和θ不变时,若F2增大,则合力F一定增大
√
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解析:F1、F2与合力F是等效替代关系,并不是同时存在的,故A错误;合力F可能大于F1、F2中的任何一个,也可能小于其中的任何一个,故B错误;根据平行四边形定则可知,当F1和F2大小不变时,若θ增大,则合力F一定减小,故C正确;当F1比F2大时,若θ为180°,随着F2增大,则合力F先减小后增大,故D错误.
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突破