3.4 力的合成 课件-2024-2025学年高一上学期物理教科版（2019）必修第一册

上课题目：力的合成 授课教师：高一物理组 自我精进 勇毅担当 “自主化、情境化“展学课堂实践 F1 F2 F “自主化、情境化“展学课堂实践 导标 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）。 一、合力与分力 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 (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。 二、合力与分力的关系 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 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。 三、共点力 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 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 F F F F 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 40N 30N 40N 30N 二力反向 30N 40N 40N F=30N + 40N=70N F=40N – 30N=10N 30N 四、力的合成 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 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? 四、力的合成 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 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? 探究与思考 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 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。 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 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？ 实验目的：探究两个互成角度的力的合成规律 实验原理：合力的作用效果与二力共同作用的效果相同（等效替代法） 实验步骤: ⑴在桌上平放一个方木板，在方木板上铺上一张白纸，用图钉把白纸固定好。用图钉把橡皮筋的一端固定在板上的K点（K点的位置应该靠近顶端中点），在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套。 ⑵用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。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，并记录它们的大小。 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 O （3）撤去F1和F2，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，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，并记录它的大小。 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 实验步骤: O （4）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 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 实验步骤: 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 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 13 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 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。 探究两个互成角度的力的合成规律 学标 “自主化、情境化“展学课堂实践 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。 注意事项 “自主化、情境化“展学课堂实践 学标 【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。 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 【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） 由勾股定理可得 方向：斜向右上方与F1成 F1 F2 F合 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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  “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 （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  “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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。 多个力的合成 “自主化、情境化“展学课堂实践 拓标 （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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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。 思考与讨论1 “自主化、情境化“展学课堂实践 拓标 （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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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？ 思考与讨论2 “自主化、情境化“展学课堂实践 拓标 （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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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？ 思考与讨论3 “自主化、情境化“展学课堂实践 拓标 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】BD “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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 思考与讨论4 “自主化、情境化“展学课堂实践 拓标 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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 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 课堂总结 “自主化、情境化“展学课堂实践 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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 （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 “自主化、情境化“展学课堂实践 验标 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.6.100 $$