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

3.4.1、力的合成与分解 第三章、相互作用——力 FEIGEWULI LIUPENGFEI FEIGEWULI LIUPENGFEI 共点力与非共点力 02 合力与分力 01 力的合成 03 平行四边形定则应用与拓展 05 探究力的合成规律 04 合力与分力的关系 06 目录 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 生活中，很多力作用在一个物体上的情况较为常见。 新课导入 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 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？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。你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？ 新课导入 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 合力与分力 Part.01 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 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，这个力就叫做那几个力的合力（resultant force）。 假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力（component force）。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 合力与分力的关系 (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。 (2)同体性：各个分力是作用在同一物体上的，分力与合力为同一物体，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。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 问题与思考 作出结点A的受力示意图 作出重物BC的受力示意图 吊灯 物理模型 A B C F1 F2 F3 F4 F5 F6 几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。 在圆圈处，你发现几个力有何特点？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 共点力 Part.02 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 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。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 非共点力 F1 F2 F3 非共点力：力不但没有作用在同一点上，它们的延长线也不能相交于一点 G 能不能把几个力在一起？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 力的合成 Part.03 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 力的合成 同向相加反向相减 力的合成:求几个力的合力的过程叫做力的合成。 说明：力的合成就是找一个力去代替几个已知力，而不改变其作用效果。 二力同向 10N 5N 10N 5N 二力反向 5N 10N 10N F=5N + 10N=15N F=10N – 5N=5N 5N 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 共点力的合成 思考：3N和4N的两个共点力，它们的合力是多少? 一定等于7N吗？ 可以等于1N吗？ F2 F1 F2 F1 F1 F2 o O F2 F1 如图，当F1、F2 互成一定角度时，它们的合力大小还等于F1+F2 吗? 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 探究与思考 小实验：弹簧秤吊钩码 F1 F2 利用两只弹簧测力计、一个钩码。根据下面的示意图做实验，比较F和F1+F2 的关系，你有何发现？ F 互成角度的力该怎样求合力? 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 探究两个互成角度的力的合成规律 Part.04 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 1、实验器材 实验器材：方木板、白纸、图钉（几个）、弹簧秤（两个）、橡皮条、细绳套两个、刻度尺。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 2、问题与思考 1、如何确定力的大小？ 2、如何确定力的方向？ 3、怎样保证合力与分力等效？ 4、怎样才能直观的看出合力与分力的关系？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 3、实验操作 （1）在桌上平放一个 木板，在方木板上铺上 一张白纸，用图钉把白 纸固定好。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI （2）用图钉把橡皮筋的一端固定在板上一点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳套。 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI （2）用图钉把橡皮筋的一端固定在板上一点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳套。 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI （2）用图钉把橡皮筋的一端固定在板上一点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳套。 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI （3）用两个弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置Ｏ点 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI O （4）用铅笔记下Ｏ的位置和两条细绳的方向，分别读出两只弹簧测力计的示数。 需要记录哪些信息？ 注意哪些问题？ 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI O （5）只用一只弹簧测力计，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置Ｏ点。 需要记录哪些信息？ 注意哪些问题？ 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI （6）按照一定标度，用铅笔和刻度尺作出两个分力Ｆ1、Ｆ2及合力F的图示。 Ｆ1 Ｆ2 3、实验操作 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 4、实验演示 1 0 2 3 4 5 N 1 0 2 3 4 5 N 1 0 2 3 4 5 N 记录效果 记录方向 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 27 5、实验结论 实验结论：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，这个规律叫做平行四边形定则。 F合 F1 O F2 θ 注意：力用实线，辅助线用虚线！ 也适用于位移、速度、加速度等矢量的合成。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 7、注意事项 1．位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同． 2．角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大。 3. 与木板平行：拉橡皮筋时要使弹簧称与木板平面平行。 4．尽量减少误差 (1)在合力不超出量程及橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些． (2)细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向． 5．统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【例题】力F1＝45 N，方向水平向右. 力F2＝60 N,方向竖直向上.求这两个力的合力F 的大小和方向 . 15N F1 F2 F 53° 方法一：作图法 大小: F = 15×5 N= 75 N 方向:与F1成53°斜向右上方 因作图等原因 ，可能导致该种方法得到的结果误差较大。 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【例题】力F1＝45 N，方向水平向右. 力F2＝60 N,方向竖直向上.求这两个力的合力F 的大小和方向 . 方法二：计算法（一般适用于两力的夹角比较特殊的情况） 由直角三角形可得 方向：斜向右上方与F1成 F1 F2 F合 还有其他方法吗 ？ 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 平行四边形定则的应用与拓展 Part.05 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 1、多个力的合成 三个及三个以上力的合成方法： F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 说明： （1）求多个力的合力时，与求解顺序无关。 （2）几个力的合力只有一个，是唯一的。 先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，以此类推，直到把所有力合为一个力，得到总合力。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 2、三角形定则 F1 F2 F θ F θ o 三角形定则 共起点 首尾相接 F1 F2 平行四边形的邻边平移后，两个共点力首尾相接，从一个力的始端指向另一个力的末端，这个有向线段就是合力。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 物体受三个力处于平衡态：平移后构成封闭矢量三角形 F1 F2 F4 F3 F G N T F=0 F3 F1 F2 F4 F5 2、三角形定则 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 35 4、多边形定则 F1 F2 F3 F4 F2 F3 F4 F1234 合力一定大于分力吗？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 合力与分力的关系 等效替代 Part.06 FEIGEWULI LIUPENGFEI 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 1、思考与讨论 1.两个分力F1、F2大小不变，合力随夹角如何变化？ ①合力最大: F=F1+F2(夹角为0, 即方向相同) ②合力最小: F=︱F1 - F2︱(夹角为180,即方向相反) q F ③合力的大小范围: ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 ④合力可能大于、等于、小于任一分力 ⑤两个分力F1、F2大小不变，两个分力的夹角越大，合力越小。 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 2、思考与讨论 ①合力一定时，两等大分力大小随夹角增大而增大 ②当夹角为120°时，合力F=F1=F2 2.合力一定时，两等大分力随夹角如何变化？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 3、思考与讨论 F2 F1 F合 F2 F合 ①两分力反向时 ②两分力成钝角时 ③两分力成锐角时 F合 一个分力不变，另一个分力增大时,合力可能增大,可能减小,可能不变 3.一个分力不变，另一个分力增大时,合力一定增大吗？ 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 4、思考与讨论 ②任取两个力，求出其合力的范围; 如果第三个力在这个范围之内， 则三个力的合力最小值为零； 如果第三个力不在这个范围内， 则合力最小值等于最大的力减去另外两个力之和。 F3 F2 F1 F12 F123 4.三个共点力合成后的范围？ ①三个力共线且同向时，其合力最大，等于F1＋F2＋F3 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 合力与分力 01 04 02 03 力的合成 四边形定则 合力与分力的关系 等效性、同体性、瞬时性 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。 求几个力的合力的过程叫做力的合成。 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 小结 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习1】（多选）（2021·江苏·盐城市田家炳中学高一期中）下列关于静摩擦力的说法中正确的是（　　） A．静摩擦力有最大值，说明静摩擦力的值在一定范围内是可变的 B．静摩擦力的方向可能与其运动方向相同 C．静止的物体受到的摩擦力一定是静摩擦力 D．运动的物体可能受静摩擦力作用 【参考答案】ABD 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习1】如图，甲、乙两位同学分别用力 F1、F2共同提着一桶水，水桶静止； 丙同学单独向上用力F也能提着这桶水，让水桶保持静止，则F1和F2的合力（　　） A．大于F B．小于F C．等于F D．方向向下 【参考答案】C 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习2】（2022·内蒙古·集宁师范学院附属实验中学高一阶段练习）两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图像如图所示，则这两个分力的大小分别是（　　） A．1 N和4 N B．2 N和3 N C．1 N和5 N D．2 N和4 N 【参考答案】B 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习3】（2022·辽宁·阜蒙县育才高级中学高三开学考试）如图所示，有5个力作用于同一点O，表示这5个力的有向线段恰好构成一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知F1＝10 N，则这5个力的合力大小为（　　） A．50 N B．30 N C．20 N D．10 N 【参考答案】B 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习4】（2022·四川·盐亭中学模拟预测）如图甲所示，射箭时，释放箭的瞬间若弓弦的拉力为100N，对箭产生的作用力为120N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图中F所示，则弓弦的夹角α应为（ ）（　　） A．53° B．127° C．143° D．106° 【参考答案】D 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习5】如图所示，物体静止于光滑水平面M上，力F作用于物体O点，现要使物体所受的合力沿虚线OO′方向（F和OO′都在M水平面内），那么，必须同时再加一个力F′，那么F′这个力的最小值是（    ） A．Fcosθ B．Fsinθ C．Ftanθ D．Fcotθ 【参考答案】B 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习6】两个力F1和F2间的夹角为 θ（θ≠180°），其合力为F。以下说法正确的是（　　） A．合力F总比力F1和F2中的任何一个都大 B．若力F1和F2大小不变，θ角越小，则合力F就越大 C．若夹角θ不变，力F1大小不变，F2增大，则合力F一定增大 D．合力F的作用效果与两个力F1和F2共同产生的作用效果相同 【参考答案】D 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习7】如图1所示，是“探究两个互成角度的力的合成规律”实验装置图，其中A为固定橡皮条的图钉，O为橡皮条与细线的结点，OB和OC为细线。实验时，第一步用两只弹簧测力计同时拉OB和OC；第二步只用一只弹簧测力计拉OB，此时弹簧测力计示数如图2所示。 （1）图2中弹簧测力计 读数为___________N； 【参考答案】2.10  知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习7】（2）对该实验，下列说法正确的是___________； A．第一、二步操作中必须将橡皮条与细线的结点拉到相同位置 B．第一步操作中，应使两弹簧测力计的夹角尽量等于900 C．第一步操作中，必须将两弹簧测力计都拉到相同刻度 （3）图3中有甲、乙两位同学在该实验时所作图示，其中符合实验事实的是___________。（填“甲”或“乙”，其中力 表示只用一个弹簧测力计拉橡皮条时的拉力） 【参考答案】A     甲  知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习8】某同学用如图（a）所示的实验装置来验证“力的平行四边形定则”，实验步骤如下：①用两个弹簧测力计互成角度地拉细绳套使橡皮条伸长，结点到达某一位置，记为O；②记录两个弹簧测力计的示数F1和F2，及记下F1、F2的方向；③只用一个弹簧测力计将结点仍拉到位置O，记录测力计的示数F3；④按照力的图示要求，作出拉力F1、F2、F3的图示；⑤根据力的平行四边形定则作出F1和F2的合力F； ⑥比较F3和F的一致程度。 （1）步骤③中有一个重要遗漏是_______。 【参考答案】记下拉力F3的方向 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI 【练习8】（2）他在操作过程中有如下看法，其中正确的是______。 A．拉橡皮条时弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板平面平行 B．两个拉力的夹角越大越好 C．橡皮条弹性要好，使结点到达某一位置O时， 拉力要适当大一些 D．拉橡皮条的绳细一些、长一些，可以减小实验误差 （3）该同学在坐标纸上画出了如图（b）所示的两个分力F1和F2，用图中小方格的边长表示2.0 N，则两个力的合力F=_______。 【参考答案】 ACD     12.0 知识演练 知行合一 格物致知 FEIGEWULI LIUPENGFEI Lavf59.6.100 $$