3.4 力的合成与分解 课件 -2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

第四节 力的合成与分解 F 产生相同作用效果 一、共点力 几个力作用在物体的同一点，或者作用线相交于一点，这几个力就叫共点力。 二、合力与分力(等效性) 当一个物体受到几个力的共同作用时，可以找到这样一个力，如果这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，那原来的几个力叫做这个力的分力。 三、力的合成： 求几个力的合力的过程叫做力的合成。 F1 F2 F1 F2 F1 F2 求两个力的合力： ( 等效替代法：物理中常用的科学方法。) 3. 实验：探究求合力的方法。 实验步骤： 将橡皮条的一端固定在水平木板上A点，另一端系上带有绳套的两根细绳. 通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条至o点，读出读数，并确定两拉力方向。 再用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条至o点，读出读数，并确定拉力方向。 ④用作图法分别画出分力和合力，确定分力与合力的关系。 例1.在探究求合力的方法时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条. (1)实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些是正确的_____(填字母代号) A.将橡皮条拉伸相同长度即可 B.将橡皮条沿相同方向拉到相同长度 C.将弹簧测力计都拉伸到相同刻度 D.将橡皮条和绳的结点拉到相同位置 答案：B、D. 答案： B、D (2)同学们在操作过程中有如下议论，其中对减小实验误差有益的是_____(填字母代号) A.两细绳必须等长 B.弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行 C.用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数 之差应尽可能大 D.拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两 点要远些 例2.在“探究求合力的方法”的实验中，采取下列哪些措施可减小实验误差( ) A.两个分力F1、F2间夹角要尽量大些 B.两个分力F1、F2的大小要尽量大些 C.拉橡皮条的细绳要稍长一些 D.实验前，先把所用的两个弹簧测力计的钩子相互 钩住，平放在桌子上，向相反方向拉动，检查读 数是否相同 答案：B、C、D. 4．力的合成法则 (1)遵循法则——平行四边形定则。 (2)方法：两个力合成时，以表示这两个力的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。 F 5．多个力合成的方法 先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 F3 F合 （注意替代：F替代F1和F2, F合替代F和F3) [重点诠释] 1．合力与分力相关性 (1)等效性：合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效果上可以相互替代，是一种等效替代关系。 (2)同体性：各个分力是作用在同一物体上的，分力与合力是相对于同一个物体而言的，作用在不同物体上的力不能求合力。 (3)瞬时性：各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了，合力也同时发生变化。 2．合力与分力间的大小关系 当两分力F1、F2大小一定时: (1)两力同向时合力最大：F＝F1＋F2，方向与 两力同向；(共线) (2)两力方向相反时，合力最小：F＝|F1－F2|， 方向与两力中较大的力同向；(共线) (3)两力成某一角度θ时，如图，三角形AOC的每一条边对应一个力，由几何知识可知： 两边之和大于第三边， 两边之差小于第三边， 即|F1－F2|＜F＜F1＋F2。 因此合力大小的范围是：|F1－F2| ≤ F ≤ F1＋F2。 (4)分力大小不变，合力F的大小随θ角的增大而减小，随θ角的减小而增大。 (5)合力可以大于、等于两分力中的任何一个力，也可以小于两分力中的任何一个力。 F2 F合 F1 F2 合力F合大小不变，分力F1、F2的大小随θ角的增大而增大，随θ角的减小而减小。 1．一件行李重为G，被绳OA和OB吊在空中，OA绳和OB绳的拉力分别为F1、F2，如图，则以下说法错误的是 A．F1、F2的合力是G B．F1、F2的合力是F C．物体对绳OA的拉力方向与F1方向相反，大小相等 D．物体受到重力G、OA绳拉力F1 、 OB绳拉力F2共三个力的作用 答案：A 求共点力的合力的方法 可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何知识求解对角线的大小、方向，即为合力。 2．如图所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200 N，二力之间的夹角为60°，求这两个拉力的合力。 1．定义 已知一个力求它的分力的过程。 2．与力的合成的关系 力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守平行四边形定则。 四、力的分解： 3．分解法则 把一个已知力F 作为平行四边形的对角线，与力F共点的平行四边形的两个邻边，就表示力F的两个分力F1和F2。如图。 同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 F2' F1' F2” F1” F合 F1 F2 例1：质量为m的物体静止在斜面上，其重力产生两个效果： 1.F1的作用效果是使物体 沿斜面下滑 2.F2的作用效果是使物体 垂直压紧斜面 例2．如图，把光滑斜面上物体的重力mg分解为F1、 F2两个力，下列说法不正确的是 (　) A．F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物 体对斜面的压力 B．物体只受到mg、FN 两个力作用 C．物体受到的合力为F1=mgsinθ，方向沿斜面向下 D．力FN、F1、F2三个力的作用效果和mg与FN两个 力的作用效果相同 答案：A 1．矢量 既有大小，又有方向，相加时遵从平行四边形定则或三角形定则的物理量。 2．标量 只有大小，没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量。 五、矢量相加法则： 把两个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向，这种求合矢量的方法叫做三角形定则。三角形定则与平行四边形定则实质上是一样的，如图。 3．三角形定则 矢量相加： 矢量相减： 的方向：减数指向被减数 分力首尾相接 合力从最初的首接最后的尾 F1 F2 F1 F 两个共点力的大小相等，之间的夹角为120°，则合力的大小与两分力大小相等，方向在两分力夹角的角平分线上 $$