第3章 第4节 第1课时 力的合成（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第三章　相互作用 第四节　力的合成 第1课时　力的合成 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 栏目索引 教材知识 梳理 随堂达标 训练 知识方法 探究 教材知识 梳理 效果 效果 合力 分力 等效替代 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 合力 平行四边形 对角线 大小 方向 F 平行四边形定则 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 √ √ 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 平行四边形定则 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 知识方法 探究 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 随堂达标 训练 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 返回导航 物理　粤教版必修第一册 第三章　相互作用 谢谢观看！ 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道合力与分力的概念，体会等效替换的思想． 2．通过实验探究，得出力的合成和分解遵循的法则——平行四边形定则． 1．物理观念：初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力，能从力的作用效果理解力的合成，掌握合力与分力的概念． 2．科学思维：能对常见的物理现象进行分析和推理，获得结论并作出解释． 课程内容要求 核心素养提炼 3．会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力． 4．知道矢量相加遵循平行四边形定则，标量相加遵从算术法则．能区别矢量和标量． 3．科学探究：培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力． 4．科学态度与责任：从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点． eq \a\vs4\al(一、合力与分力) 1．合力与分力的概念：如果一个力产生的____与另外几个力共同作用产生的____相同，这个力就称为另外几个力的____，另外几个力称为这个力的____． 2．合力与分力的关系：________． [思考] 两位同学两个力的共同作用与老师一个力的单独作用，产生的效果相同吗？ 提示　两位同学的作用效果与一位老师的作用效果相同，因此，力是可以等效的． eq \a\vs4\al(二、力的合成方法) 1．力的合成：求几个力的____的过程． 2．二力合成的法则 (1)以表示两个分力的线段为邻边作__________，这两个邻边之间的______就表示合力的____和____．如图所示，__表示F1与F2的合力． (2)力和其他矢量的合成都遵循______________． [判断] (1)合力有可能小于任何一个分力．( ) (2)合力F的大小随分力F1、F2之间夹角的增大而减小．( ) eq \a\vs4\al(三、合力的计算) 物体受到两个力的作用时，根据力的______________，可以求出这两个力的合力． 探究点一　合力与分力的关系理解 思考下列几种情况下，小车受到的合力．(假设F1>F2) (1)两个人相反方向拉车 (2)一人推车，一人拉车 (3)两个人互成角度拉车 提示　(1)F1－F2　 (2)F1＋F2　 (3) F1－F2≤F≤F1＋F2. 1．合力与分力的“三性” 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. [特别提醒]　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． (多选)关于F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是(　　) A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同 B．两力F1、F2一定是同种性质的力 C．两力F1、F2一定是同一个物体受到的力 D．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力 AC　[只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成．合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在．] [训练1]　有三个力，大小分别为13 N、3 N、29 N．那么这三个力的合力最大值和最小值应该是(　　) A．29 N，3 N　　　　　　 B．45 N，0 N C．45 N，13 N D．29 N，13 N C　[当三个力同方向时，合力最大，为45 N；任取其中两个力，如取13 N、3 N两个力，其合力范围为10 N≤F≤16 N，29 N不在该范围之内，故合力不能为零．当13 N、3 N 的两个力同向，与29 N的力反向时，合力最小，最小值为13 N，故C正确．] 探究点二　求合力的方法 1．作图法 根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体思路如下： 如图所示：用作图法求F1、F2的合力F. 2．计算法 (1)两分力共线时： ①若F1、F2两力同向，则合力F＝F1＋F2，方向与两力同向． ②若F1、F2两力反向，则合力F＝|F1－F2|，方向与两力中较大者同向． (2)两分力不共线时：根据平行四边形定则结合解三角形的知识求合力． 以下为求合力的三种特殊情况： 类型 作图 合力的计算 两分力相互垂直 大小：F＝1\s\up1(2),\s\do1()) eq \r(F＋F eq \o\al(2\s\up1(2),\s\do1()) ) 方向：tan θ＝ eq \f(F1,F2) 类型 作图 合力的计算 两分力大小相等，夹角为θ 大小：F＝2F1cos eq \f(θ,2) 方向：F与F1夹角为 eq \f(θ,2) (当θ＝120°时，F1＝F2＝F) 类型 作图 合力的计算 合力与其中一个分力垂直 大小：F＝2\s\up1(2),\s\do1()) eq \r(F－F eq \o\al(1\s\up1(2),\s\do1()) ) 方向：sin θ＝ eq \f(F1,F2) 如图所示，水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m＝10 kg的重物，∠CBA＝30°，则滑轮受到绳子的作用力大小为(g取10 N/kg)(　　) A．50 N　　　B．60 N　　　C．120 N　　　D．100 N [思路点拨]　　①轻绳跨过定滑轮，BC段绳和BD段绳的拉力大小相等． ②重物静止，BD段绳的拉力为mg＝100 N. ③BC段和BD段绳的拉力间夹角为120°. D　[轻绳跨过滑轮，BC段、BD段拉力F1＝F2＝mg＝100 N，夹角为120°，根据平行四边形定则，二力合成如图所示．由于F1＝F2，所以平行四边形为菱形，又因为∠DBE＝60°，所以△BDE为等边三角形，所以F1、F2的合力F＝F1＝F2＝100 N，即绳子对滑轮的作用力大小为100 N，选项D正确．] [变式]　在[例2]中，若将横梁一端A处改为铰链，绳子系于横梁另一端B处，此时横梁恰好水平，如图所示．则AB杆和BC绳所受弹力分别为多大？ 解析　AB杆和BC绳合力与BD绳的拉力大小相等，方向相反，即FBC＝ eq \f(FBD,sin 30°) ＝200 N FAB＝FBDtan 60°＝100 eq \r(3) N. 答案　100 eq \r(3) N　200 N [训练2]　如图所示，5个力同时作用于m点，5个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，已知F1＝10 N，则这5个力的合力的大小为(　　) A．30 N B．40 N C．50 N D．60 N D　[如图所示，F1与F4箭头相连后形成以F1和F4为邻边的平行四边形，F3为该平行四边形的对角线(即F1与F4的合力为F3)，同理可知，F2与F5的合力也为F3，故5个力的合力等于3倍的F3，又由几何知识可知F3等于2倍的F1，则5个力的合力等于6F1＝60 N，D正确．] 1．(合力和分力关系的理解)下列关于合力和分力的说法，正确的是(　　) A．合力总比任何一个分力都大 B．两个力的合力至少比其中的一个分力大 C．合力的方向只与两分力的夹角有关 D．合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间 D　[根据平行四边形定则知，合力可能比分力大，可能比分力小，可能与分力相等，A、B错误；根据平行四边形定则知，合力的方向取决于两分力的大小和方向，C错误；合力的大小取值范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即合力的大小介于两个分力之差的绝对值与两个分力之和之间，D正确．] 2．(合力大小的范围)(多选)一物体置于光滑面上，同时受到两个大小分别为10 N和2 N的水平力作用，则该物体所受作用力的合力可能是(　　) A．2 N　　　B．8 N　　　C．12 N　　　D．20 N BC　[物体置于光滑面上，同时受到两个大小分别为10 N和2 N的水平力作用，则该物体所受作用力的合力范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即8 N≤F≤12 N，故B、C正确．] 3．(合力大小的范围)如图所示，F1、F2为两个相互垂直的共点力，F是它们的合力．已知F1的大小等于3 N，F的大小等于5 N．若改变F1、F2的夹角，则它们的合力的大小还可能是(　　) A．0　　　　B．4 N　　　　C．8 N　　　　D．12 N B　[由题意得F2＝eq \o\al(1\s\up1(2),\s\do1()) eq \r(F2－F) ＝4 N，故F1、F2的合力范围为1 N≤F≤7 N，B正确．] 4．(作图法求合力)在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上(如图所示).如果钢丝绳与地面的夹角均为60°，每条钢丝绳的拉力都是300 N，用作图法求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力． 解析　自O点引两条有向线段OC和OD，相互间夹角为60°，设定每单位长度表示100 N，则OC和OD的长度都是3个单位长度，作出平行四边形OCED，其对角线OE就表示两个拉力F1、F2的合力F，量得OE长为5.2个单位长度，所以合力F＝100×5.2 N＝520 N，用量角器量得∠EOC＝∠DOE＝30°，所以合力方向竖直向下，如图所示． 答案　520 N，竖直向下 $$