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

null第三章 相互作用——力 第4节 第2课时 力的分解 力的合成：已知几个力，求它们的合力； 找几个力的合力的依据： 力的合成遵循的规律： F1、F2的合力 F 的取值范围： 知识回顾 F F2 F1 与F1、F2的夹角θ有关： 作用效果相同； 平行四边形定则； 2 分力 F1、F2、F3… 合力F 等效替代 力的合成 遵循平行四边形定则 能否把一个力分解成几个力？该怎么分解？ 作用效果相同 为什么还是依据平行四边形定则进行分解？ 3 ①用一个弹簧测力计拉橡皮筋； ②用两个弹簧测力计一起拉橡皮筋（拉到与①相同的位置：作用效果相同）； ③探查两个力和单独一个力满足的关系。 寻找和 F1、F2 共同作用的效果相同的一个力 F ——求 F1、F2 的合力 寻找和 F 单独作用的效果相同的一对力F1、F2 ——求 F 的分力 力的分解是力的合成的逆过程 力的分解同样遵循平行四边形定则 分力F1、F2 合力F 力的合成 力的分解 把一个已知力F作为平行四边形的对角线，那么与力 F 共点的平行四边形的两个邻边，就表示力 F的两个分力。 注意:几个分力与合力是等效替代，并非同时并存!!! F1 F2 F合 F合 力的合成结果唯一 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F F1 F2 没有其他限制时，力的分解有无数种结果 思考：已知一条对角线，可以画出多少个平行四边形？ 根据实际问题，结合相应需求进行力的分解（原则：尽可能简化问题） 1、按力的作用效果分解 根据力F 的作用效果，画出两个分力的方向； 把力F 作为对角线，画出平行四边形得出分力； 利用几何关系求解分力的大小和方向。 分解步骤： 手拉 感受拉力效果 书本 封面页 F 斜向上拉物体，拉力产生的作用效果是怎么样的？如何分解？ F1 F2 水平面上的物体，受到与水平方向成θ角的拉力F的作用。 F F1= F cos θ F2= F sin θ F1 F2 F 产生的作用效果：①水平向前拉物体 ②竖直向上提物体 模型1 θ G   物理模型 为什么高大的立交桥要建有很长的引桥呢？ G1 G2 G1=G sin  G2=G cos  斜面倾角越大，G1越大，G2越小。 模型2 高大的桥要造很长的引桥，就是来减小桥面的坡度，让汽车更容易上坡。 重力G产生的作用效果：①使物体沿斜面向下滑；②使物体紧压斜面 思考：当斜面的倾角  增大时，G1、G2将如何变化？ 放在斜面上的物体所受重力 G 产生怎样的作用效果？如何分解？ θ G F1 F2 θ θ G F1 F2 θ 重力产生的效果 使物体紧压挡板 使物体紧压斜面 重力产生的效果 使物体紧压挡板 使物体紧压斜面 模型3 为了把陷在泥坑里的汽车拉出来，司机用一条结实的绳子把汽车紧拴在一棵大树上，在绳子中央用较小的垂直于绳方向的力就可以将汽车拉出泥坑。 模型4 F 绳子拉得越紧，F1、F2的夹角越大， F1、F2越大 小合力得大分力——“四两拨千斤” F F 拉力产生的效果 拉紧左端绳 拉紧右端绳 F1 F2 方法总结 力的分解时一般按力的作用效果和实际需要进行分解 1、确定要分解的力 2、考查力的作用效果 3、确定两个分力方向 4、画力的平行四边形 5、根据几何关系确定分力与合力的关系 2、正交分解法 F x y O Fy Fx θ （1）定义：把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解 正交——相互垂直的两个坐标轴 （2）正交分解的步骤 坐标系的建立原则：尽可能简化问题（让尽可能多的力落在坐标轴上） 利用平行四边形定则，把复杂的力的合成问题化简为同向、反向或垂直方向上的力的合成，以便于运用普通代数运算公式来解决问题。 （3）正交分解的目的 正交分解法求合力，运用了“欲合，先分再合”的策略，先分解再合成，降低运算的难度，是一种重要思想方法。 （4）基本思想 如图所示，一个物体受到三个力的作用，求合力的大小？ F1=12N F2=10N F3=3N x y 37° Fx=F1-F2cos37° Fy=F2sin37°-F3 C B A 位移 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. 三角形定则本质上平行四边形定则相同 三角形定则 F2 F1 F合 F2 F1 F合 矢量和标量 2. 标量：在物理学中，只有大小而没有方向的物理量叫标量。 1. 矢量：在物理学中，既有大小又有方向的物理量叫矢量。 如：位移，力，速度，加速度等 如：时间，路程，质量，温度，长度，能量等 矢量运算法则：平行四边形定则/三角形定则 标量运算法则：算术加法定则 特例：电流有大小、有方向，但其运算不满足平行四边形定则，是标量 19 $$第三章 相互作用——力 第4节 第1课时 力的合成 F1 F2 F 上述这组图片中，两个人提水桶与一个人提水桶，两根绳吊着灯与一根绳吊着灯，拉力达到的效果相同吗？ 相同的效果是指什么？ 物体受两个或多个力共同作用时，我们可以用一个力代替这几个力，这个力单独作用的效果跟那几个力共同作用的效果相同，这个力叫作那几个力的合力。 多个力 这些力的合力 联系桥梁： 作用效果相同 两个力在同一直线上： 方向相同的两个力的合力：F合=F1+F2，方向与F1、F2的方向相同 方向相反的两个力的合力： F合=F大-F小，方向与F大的方向相同 若两个力不在同一直线上，其合力大小、方向又是怎样的？ 突破口：从“作用效果相同”入手 F1 F2 G F G F合 F1、F2与F的作用效果相同：使水桶保持静止 F1、F2的合力等于F 由二力平衡得：F = G F1、F2的合力 F合= F = G，与G等大反向 N T G 物体受到方向各不相同的三个力，它是怎么保持平衡的？ 思路：先求其中两个力的合力（力的合成），再做分析 N f G 需要解决的问题：探究两个互成角度的力的合成满足的规律 实验：探究两个互成角度的力的合成规律 实验器材：绑了两根细线的橡皮筋、弹簧测力计、刻度尺 实验思路： ①用一个弹簧测力计去拉橡皮筋； ②用两个弹簧测力计一起拉橡皮筋； 需要测量的物理量： 两次拉橡皮筋时弹簧测力计的示数、弹簧测力计拉的方向 ③探查两个力和单独一个力满足的关系。 用两个弹簧测力计拉橡皮筋的时候要注意什么？ 将橡皮筋拉到同一位置，保证力的作用效果相同 平行四边形定则：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边，作平行四边形，所夹的对角线构成的有向线段就表示合力的大小和方向。 F1 F2 F合 F1 F2 F合 例1：力F1＝3N，方向水平向右，力F2＝4N，方向竖直向上，用作图法求解合力 F 的大小和方向。 F2= 4N F1 = 3N F θ 方向：斜向上，与F1的夹角 θ = 53° 图用ppt呈现 10 例2：一质点受力 F1、F2 的共同作用，其中F1＝F2＝5N，它们的夹角为120°，用作图法求该质点所受合力 F 的大小以及 F 和 F1 的夹角 θ。 F F2= 5N F1 = 5N θ=60° 根据几何关系：F=5N 方向：斜向上，与F1的夹角θ=60° 大小分别为F1、F2的两个力，其合力与其中一个分力垂直，则合力的大小如何表示？两个分力的夹角为多少？ F F2 F1 θ ，F1与F2的夹角为θ+90° 12 如果两个力F1、F2的夹角不定，其合力 F 大小的范围如何？ F F2 F1 原因：三角形的两边之和大于第三边，两边之差小于第三边 13 合力一定大于或小于某个分力吗？ 某个分力增大或减小时，合力一定增大或减小吗？ F1 F2 F合 F1 F2 F合 F1 F2 F合 如果是三个或更多力作用在物体上，又如何求它们的合力呢？为什么可以这样求？ F12 F1 F2 F3 F合 F1 F2 F3 F13 F合 等效替代思想：每次合成两个力时，是用一个力等效代替了这两个力 1. 物体受两个或多个力共同作用时，我们可以用一个力代替这几个力，这个力单独作用的效果跟那几个力共同作用的效果相同，其就叫作那几个力的合力。求几个已知力的合力叫作力的合成。 2. 力的合成遵循平行四边形定则。 两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边做平行四边形，其所夹对角线就表示合力的大小和方向。 对于三个及以上的力的合成，可以先合成其中两个力，再将这两个力的合力与第三个力合成……这是因为每一次合成都遵从两个力与其合力产生相同效果的思想。 小结： $$