3.4 力的合成与分解 课件 -2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

3.4力的合成与分解 第三章 相互作用力 人教版（2019）必修 第一册 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从的法则-平行四边形定则。 3.会利用作图和三角函数知识求解合力或者分力。 4.知道矢量相加遵从平行四边形定则，标量相加遵从算术法则。能区别矢量和标量。 学习目标 人教版（2019）必修 第一册 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？ 导入新课 人教版（2019）必修 第一册 作出结点A的受力示意图 作出重物BC的受力示意图 A B C F1 F2 F3 F4 F5 F6 思考：在圆圈处，力有什么特点？ 认识共点力 几个力作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点 人教版（2019）必修 第一册 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。 认识共点力 人教版（2019）必修 第一册 从效果上来说，F1、F2和F有什么特点? 它们有怎样的关系？ 一、合力与分力 思考： 人教版（2019）必修 第一册 二、力的合成与分解 在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫做力的合成。 思考：合力有没有改变这几个力的作用效果？ 同向相加反向相减 二力同向 10N 5N 10N 5N 二力反向 5N 10N 10N F=5N + 10N=15N F=10N – 5N=5N 5N 人教版（2019）必修 第一册 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 如图3.4-3甲，橡皮条的一端连接轻质小圆环，另一端固定，橡皮条的长度为GE。 在 图3.4-3乙 中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F1、F2的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F1、F2，改用一个力F单独拉住小圆环，仍使它处于O点（图3.4-3丙）。 思考： 3.F1和F2的大小和方向都会对合力F产生影响，力的图示法能同时描述力的大小和方向，画出F、F1和F2（图3.4-3丁），看看三者间是什么关系？说出你的猜想。 1.F1与F2和F的作用效果一样吗？ 2.F与F1、F2有什么关系？ 人教版（2019）必修 第一册 实验器材 01. 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。 人教版（2019）必修 第一册 问题与思考 02. 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？ 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. （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。 人教版（2019）必修 第一册 （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。 实验操作 03. 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. （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。 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. （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。 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. （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 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. O 需要记录哪些信息？ 注意哪些问题？ （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。 人教版（2019）必修 第一册 实验操作 03. 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？ 人教版（2019）必修 第一册 （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 实验操作 03. 人教版（2019）必修 第一册 实验过程演示 04. 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 人教版（2019）必修 第一册 注意事项 07. 高中物理必修第一册课件 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.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． 5.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． 6．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。 人教版（2019）必修 第一册 实验结论 05. 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。 人教版（2019）必修 第一册 针对练 【例题】 某物体受到一个大小为30 N的力，方向水平向右，还受到另一个大小为40 N的力，方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合力的大小和方向。 人教版（2019）必修 第一册 【例题】用作图法画出夹角分别为60°、90°、120°、150°的两个力的合力.求它们的夹角是0°和180°时的合力.比较求得结果,并思考讨论下列问题: F F F F 思考: (1) 两个分力的夹角不同它们的合力是否相同？ (2)合力一定比分力大吗？ (3)当两个分力大小一定时,合力随分力夹角变化而变化的规律是什么?何时合力最大?何时合力最小?合力的取值范围是什么? 针对练 人教版（2019）必修 第一册 人教版（2019）必修 第一册 1.当两个分力大小不变，合力的大小随着两个分力夹角的增大而 。 2.两个力的合力大小的取值范围： 。 |F1-F2|≤F≤F1+F2 减小 总结：两力合成的变化规律： 人教版（2019）必修 第一册 人教版（2019）必修 第一册 几种特殊情况的合成 人教版（2019）必修 第一册 人教版（2019）必修 第一册 探究力的分解的规律 求一个力的分力的过程叫做力的分解。 思考：力的合成遵循平行四边形定则，里的分解是否遵从同样的法则？ 如果遵循的话，那么一个力可以分解可以有几种情况？ 需要指出的是，如果没有限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形。也就是说，同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 一个已知力究竟应该怎样分解，要根据具体问题来确定。 人教版（2019）必修 第一册 人教版（2019）必修 第一册 sinθ cosθ tanθ 1 常用的三角函数 人教版（2019）必修 第一册 力究竟应该怎样分解，要根据具体问题来确定 为什么斧头需要磨得很锋利？ 人教版（2019）必修 第一册 思考：该如何分解一个力？ 一般情况先确定两个力的方向，然后根据平行四边形求解。 总结： 人教版（2019）必修 第一册 引桥为啥修真长？ 学习目标 人教版（2019）必修 第一册 思考：该如何分解一个力？ 总结： 利用平行四边形定则，确定力的方向，然后计算力的大小。 人教版（2019）必修 第一册 思考：该如何分解一个力？ 总结： 把一个力在两个相互垂直的方向分解，即正交分解。 人教版（2019）必修 第一册 正交分解法 （2）原理：一条直线上的两个或两个以上的力,其合力可由代数运算求得。当物体受到多个力作用,并且这几个力只共面不共线时, 其合力用平行四边形定则求解很不方便, 为此建立一个直角坐标系, 先将各力正交分解在两条互相垂直的坐标轴上, 分别求出两个不同方向的合力Fx和Fy,然后可以由F=, 求合力。 （1）定义：把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分解法。 人教版（2019）必修 第一册 3.有限制条件的力的分解 无解 3.已知合力F和两个分力F1、F2的大小时，分析：F1、F2的方向 （1）F<|F1－F2|或 F>F1+F2 F1、F2两个解 F、F1、F2构不成矢量三角形 （2）|F1－F2|<F<F1+F2 F F1 F2 F1 F2 人教版（2019）必修 第一册 4.有限制条件的力的分解 4.已知一个确定的合力和一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小： O F F1 θ ①当 F2< Fsinθ 时，无解； ②当 F2=Fsinθ 时，有唯一解； ③当 Fsinθ<F2<F 时, 有两个解； ④当 F2≥F 时, 有唯一解。 人教版（2019）必修 第一册 针对练 即使是大力士,也不可能直接用双手把一段圆木掰成两半,但若使用斧子,我们就很容易将圆木向两边劈开,如图所示。仔细观察你会发现,斧子的横截面就像是两个背靠背黏合在一起的斜面。斧子这种独特的形状能够将一个较小的力分解成两个较大的分力。想一想,这是什么原因呢? 人教版（2019）必修 第一册 $$