第4章 第1节 第2课时 力的合成-【导与练】2023-2024学年高中物理必修第一册同步全程学习全书word（新教材，鲁科版）

第2课时　力的合成 学习目标 课标解读 1.知道合力、分力、共点力的概念,理解合力与分力的关系。 2.理解力的平行四边形定则是矢量运算的普遍规则。 3.能用力的合成知识分析日常生活中的问题。 1.通过共点力、合力、分力概念的建立体会物理观念的形成过程。 2.通过平行四边形定则的应用培养学生的科学思维。 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,或它们的作用线相交于同一点,我们就把这几个力叫作共点力。 2.合力与分力 当物体同时受几个力的作用时,我们可以用一个力来代替它们,且产生的作用效果相同。物理学中把这个力称为那几个力的合力,那几个力则称为这个力的分力。 3.力的合成 求几个力的合力的过程称为力的合成。 二、平行四边形定则 1.平行四边形定则 两个共点力合成时,以表示互成角度的这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,两邻边间的对角线所对应的这条有向线段表示这两个共点力的合力大小和方向,如图所示。 2.多个力的合成方法 物体受到三个或更多个共点力作用,可用平行四边形定则先求出其中两个力的合力,然后用平行四边形定则再求这个合力与第三个力的合力,直到把所有外力都合成为止,最后得到这些力的合力。 1.思考判断 (1)作用在同一物体上的几个力一定是共点力。(　×　) (2)共点力一定作用于物体上的同一点。(　×　) (3)两个共点力共同作用的效果与其合力作用的效果相同。(　√　) (4)合力与分力是同时作用在物体上的两个力。(　×　) (5)合力的大小不一定大于分力的大小。(　√　) 2.思维探究 (1)两个分力F1、F2中,其中一个分力增大时,其合力F一定增大吗? 答案:不一定,若F1、F2方向相反且F1>F2,则F2逐渐增大时,合力F先向F1方向减小后向F2方向增大。 (2)港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车,它是世界上最长的跨海大桥,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α,每条钢索中的拉力都是F。这对钢索对塔柱形成的合力大小能直接相加吗?两条钢索对塔柱形成的合力如何计算? 答案:不能,因为两条钢索的拉力不在同一方向上,把两条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,两分力所夹的对角线就表示它们的合力。 要点一　合力与分力的关系 1.如图甲所示,把物块挂在一个弹簧测力计的下面,稳定时弹簧测力计的示数为F;如图乙所示,用两个弹簧测力计(方向不同)拉住同一物块,稳定时弹簧测力计示数分别为F1、F2。F与F1、F2有什么关系?F1、F2两个数值相加正好等于F吗? 答案:作用效果相同,可以等效替代;不等于。 2.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。 (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? (2)合力一定大于其中一个分力吗? 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)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|F1-F2|≤F≤F1+F2。等号仅在F1、F2方向相同或相反时取到。例如F1=5 N,F2=5 N,合力0 N≤F≤10 N,合力F的最小值为0 N,比任何一个分力都小。 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。 合力可能大于某一分力,可能小于某一分力,也可能等于某一分力。 (4)当F1、F2间夹角为θ时, F=。 3.三角形定则 以表示两个力F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形(如图甲),将F2平移至对边(如图乙),合力为F1的起点指向F2的终点的有向线段。像这样把两个力首尾相接从而求出合力的方法称为三角形定则。 [例1] (多选)三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法正确的是(　BC　) A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3 B.F可能与F1、F2、F3中的某一个力大小相等 C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零 D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零 解析:当三个力方向