3.4 力的合成 课件-2024-2025学年高一上学期物理粤教版（2019）必修第一册

第四节 力的合成 第三章 相互作用 知识回顾 初中知识：共线的两个力，是可以等效看成一个力的作用。 图1中的两力的共同作用可以等效成一个与两力方向相同，大小为7N的一个力的独立作用。 F2=4N F1=3N 图1 F2=9N F1=2N 图2 图2中的两力的共同作用可以等效成一个与大的力（F2）方向相同，大小为7N的一个力的独立作用。 知识回顾 初中知识：共线的两个力，是可以等效看成一个力的作用。 F2=4N F1=3N 图1 F2=9N F1=2N 图2 F=7N 等效替代 探究：互成角度的两个力如何等效成一个力？ 等效替代思维 等效替代 F1 F2 F 力F单独的作用效果可以等效替代F1和F2共同的作用效果。 等效替代思维 力F1和F2共同的作用效果可以等效替代F单独的作用效果。 合力 分力 合力与分力 定义：如果一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作哪几个力的合力。如果几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作哪个力的分力。 F1、F2、F3、…… F 分力 合力 等效替代 合力与分力 思考：怎样保证合力F与分力F1、F2产生的效果相同？ 将像皮筋拉到同样的位置O点，使像皮筋发生相同的形变。 O O 则F称为F1、F2的合力；而F1、F2称为F的分力。 力的合成与分解 1、力的合成：求几个力的合力的过程，称为力的合成。 F1、F2、F3、…… F 分力 合力 等效替代 力的合成 力的分解 2、力的分解：求一个力的分力的过程，称为力的分解。 力的合成方法 1、同一直线力的合成：F=F1+F2+F3+…… F2=4N F1=3N 图1 F2=9N F1=2N 图2 图1中的两力的合力也可以这样计算：选F1的方向为正方向，则F1=3N；F2=4N；故：F合=F1+F2=3N+4N=7N。 图2中的两力的合力也可以这样计算：选F1的方向为正方向，则F1=2N；F2=-9N；故：F合=F1+F2=2N+（-9N）=-7N。“-”表示与正方向相反，即合力方向向右。 力的合成方法 1、同一直线力的合成：F=F1+F2+F3+…… 选F1的方向为正方向，则F1=30N、F2=-15N、F3=20N；F4=25N； 故：F合=F1+F2+F3+F4=30N+（-15N）+20N+25N=60N。F合与正方向相同。 F1=30N F2=15N F3=20N F4=25N 力的合成方法 2、互成角度的共点力的合成：F=F1+F2+F3+…… 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？ 等效替代 一个力 共点力：几个力都作用在物体上同一个点上，或者它们的力的作用线相交于同一个点，则这几个力称为共点力。 实验与探究 3、在实验过程中，需要记录哪些数据？如何记录？ 请阅读教材中“实验与探究”栏目下的内容，回答如下问题: 1、实验中需要用到哪些仪器？ 2、如何提供合力与分力？ 如何保证合力与分力的作用效果相同？ 5、要使得测量尽可能地精确，需要注意哪些实验操作细节？ 4、如何处理记录下来的信息？ 实验与探究 1、实验中需要用到哪些仪器？ 2、如何提供合力与分力？ 如何保证合力与分力的作用效果相同？ (1)两个弹簧测力计，橡皮条，小圆环，细线。 (2)白纸、方木板、图钉。 (3)铅笔、三角板。 合力：F 分力：F1、F2 实验与探究 3、在实验过程中，需要记录哪些数据？如何记录？ 力的大小 力的方向 弹簧测力计 沿着各自拉线方向 实验与探究 实验与探究 4、如何处理记录下来的信息？ 力的图示 实验与探究 4、如何处理记录下来的信息？ 实验与探究 4、如何处理记录下来的信息？ 初步验证：合力F1与实际测量的合力F大小近似相等，方向几乎重合。 实验与探究 4、如何处理记录下来的信息？ 实验与探究 实验结论： 实验表明，在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作“平行四边形定则”。 F 实验与探究 5、要使得测量尽可能地精确，需要注意哪些实验操作细节？ (5)沿拉线方向作标记点确定力的方向时，该点与0点之间的距离不要太近，防止确定力的方向时出现较大偏差。 (1)测量前，先了解弹簧测力计的量程、单位以及分度值，并且在读数时，眼睛要正视刻度盘。 (2)弹簧测力计在使用之前，应该先调零（水平调零）。 (3)实验中施加的力应适当大一些，可减小实验的相对误差。 (4)两拉线的夹角不宜过大，也不宜过小，拉线要平行木板平面。 力的合成方法 先用拉力F把圆环拉到0点，再用拉力F1和F2共同拉圆环产生相同效果，则F1和F2可以看成F的分力，这就变成了“探究力的分解规律”的实验，由于各个力的数据都没有改变，因此，力的分解也遵从平行四边形定则。 力的分解（平行四边形定则） F1、F2、F3、…… F 分力 合力 等效替代 力的合成（平行四边形定则） 其它矢量的合成与分解也遵循“平行四边形定则” 力的合成与力的分解互为逆运算，都遵循“平行四边形定则” 多个力的合成 F12 F123 F1234 F12345 先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 力的合成法则：三角形定则 F2 F1 O F 力的合成三角形定则：把物体所受的共点力依次首尾连接，则由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段就是它们的合力。 F12 F123 F1234 F12345 力的合成法则：三角形定则 F2 F1 O F O F1 F2 F3 F4 F5 F 把物体所受的共点力依次首尾连接，则由第一个力的始端指向最后一个力的尾端的有向线段就是它们的合力。 ①θ＝0°时，即F1、F2共线同方向： F合＝F1＋F2 合力方向与两个力的方向相同 ②θ＝180°时，即F1、F2共线反方向： F合＝｜F1－F2｜合力方向 与分力F1、F2中较大的方向相同。 ④合力的取值范围：｜F1－F2｜ ≤ F合≤ F1＋F2 ⑤当分力大小一定时，夹角θ越大，合力就越小： F合随F1和F2的夹角增大而减小 ⑥当合力一定时，分力的夹角越大，两个等值分力的大小越大。 F1 F2 F合 F1 F2 F合 ③两力相互垂直时(θ=90°) 合力可能大于某一分力，也可能小于、等于某一分力 合力与分力的大小关系 合力的计算 例：力F1=45N，方向水平向右。力F2=60N，方向竖直向上。通过作图法求这两个力的合力F的大小和方向。 F1 F O ） α 解：(1)以1cm线段表示15N的力，按平行四边形定则作图如右所示。 用刻度尺量出F的长度为5cm，故合力 F=5×15N=75N，用量角器测出合力F与水平分力F1间的夹角α为53°，故合力F的方向是与水平分力F1间的夹角为53°。 F2 1cm 15N 1、作图法： ①根据平行四边形定则按同一标度作出两个分力F1、F2力的图示； ②画出平行四边形；分力和合力要画成带箭头的实线，平行四边形的另外两条边必须画成虚线。 ③用刻度尺量出对角线的长度，根据选定的标度求出合力的大小； ④用量角器量出合力与某个分力的夹角，表示合力的方向。 思考：有没其他方法呢？ 合力的计算 2、计算法： 根据平行四边形定则作出力的示意图，利用合力与分力组成的平行四边形内的三角形关系，求合力大小和方向。 tanα=F2/F1 =4/3 F1 F O ） α F2 解：作出力的示意图，如图所示，则 = 75N α=53° 合力的计算 故合力的大小为75N，方向与F1成53°角。 1、关于两个力的合成，下列说法正确的是（ ） A.合力的大小一定大于每个分力的大小 B.合力就是两个分力的代数和　 C.合力与分力可以共存 D.两个分力的效果与合力相同 答案及解析： A、当夹角较大时，合力的大小可能小于分力，故A错误； B、合力不一定等于两个分力的代数和，故B错误； C、合力与分力不能同时共存，故C错； D、两个分力的作用效果与这两个力的合力效果是相同的，故D正确； 故答案为D． D 2、探究力的平行四边形定则的实验原理是等效性原理，其等效性是指（   ） A. 使两分力与合力满足平行四边形定则                  B. 使两次橡皮筋伸长的长度相等 C. 使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合      D. 使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变 答案及解析： 等效性是指力的作用效果的等效，故应使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合，这样才能符合相同的作用效果，即C正确；A项说法是实验结论只表明合力与分力间的关系，故不正确；B项说法中未能体现力的方向，故不正确；D项说法不能表现两种情况下作用效果相同，不正确．故答案为：C． C 3、有两个大小相等的力F1和F2作用于同一物体上，当它们间的夹角为90°时合力为F，则当它们间的夹角为120°时，合力的大小为 （    ） 答案及解析：当二力夹角为90°时，则 ， 所以F1=F2= 当夹角为为120°时，根据平行四边形定则，知合力与分力相等，所以F合=F1= ，A符合题意．故答案为：A A 4、设有五个力同时作用在质点P，它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示，这五个力中的最小力的大小为F，则这五个力的合力等于（　 　） A. 3F　 B. 4F    C. 5F　 D. 6F 答案及解析： 根据平行四边形定则，F1和F4的合力为F3 ， F2和F5的合力为F3 ， 所以五个力的合力等于3F3 ， 因为F1=F，根据几何关系知，F3=2F，所以五个力的合力大小为6F，方向沿F3方向．故选D。 D Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 $$