3.4.1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

第4节 力的合成与分解 第三章 2019人教版 必修一 新课导入 通过这节课学习我们可知：即使在算正确的情况下也能不等于2 本山大叔你错了 在算错的情况下不等于2 1+1在什么情况下不等于2？ 思考：生活中常见到这样的事，一桶水，小孩需要两个才能提起，而大人只需要自己就能很轻松地提起它，就力的作用效果而言，小孩与大人的作用效果是否一样？ 等效 两个力的作用效果＝一个力的作用效果 G F1 F2 G F 今天我们学习力的合成，将接触一种很重要的物理思想方法等效代替 新知讲解 一、合力（resultant force）与分力（component force） １、定义： 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,这个力就叫作那几个力的合力。 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。 合力 分力 等效替代 新知讲解 2、合力与分力的性质： (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。 使物体发生相同的形变 G F1 F2 3、共点力： 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。 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 F1 F2 F3 能不能把几个力在一起？ 新知讲解 在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成 把求一个力的分力的过程叫作力的分解 二、力的合成（composition） 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。 1、同一直线上的几个力的合力 结论：同一直线上的几个力的合力的求解直接加减 二力同向 10N 5N 10N 5N 二力反向 5N 10N 10N F=5N + 10N=15N F=10N – 5N=5N 5N 新知讲解 两个分力同向相加 两个分力反向相减 思考 F F1 F2 如图所示，当F1、F2 互成一定角度时，它们的合力大小还是F1+F2 吗? 2、互成角度的两个力的合成 新知讲解 2、平行四边形定则 以表示这两个力的有向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。如图所示，F表示F1与F2的合力。 矢量运算法则 大小：标度 方向：角度 合力大小的范围： F θ F1 F2 o |F1-F2|≤F≤|F1+F2| 3、三角形定则 F1 F2 F θ F θ o 三角形定则 共起点 首尾相接 F1 F2 平行四边形的邻边平移后，两个共点力首尾相接，从一个力的始端指向另一个力的末端，这个有向线段就是合力。 新知讲解 物体受三个力处于平衡态：平移后构成封闭矢量三角形 F1 F2 F3 F4 F2 F3 F4 F1234 4、多边形定则（三角形定则的推广） 新知讲解 合力一定大于分力吗？ F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 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 逐次合成法 5、多个力的合成 新知讲解 1.两个分力F1、F2大小不变，合力随夹角如何变化？ ②合力最大: ③合力最小: q F ①合力的大小范围: ⑤合力可能大于、等于、小于任一分力 ④两个分力F1、F2大小不变，两个分力的夹角越大，合力越小。 思考讨论1 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 F=F1+F2(夹角为0, 即方向相同) F=︱F1 - F2︱(夹角为180,即方向相反) 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？ 思考讨论2 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？ 思考讨论3 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 思考讨论4 1．作图法（即力的图示法）求合力 (1)基本思路 (2)如图所示：用作图法求F1、F2的合力F。 新知讲解 二、求合力的常用方法 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。 如以下常见的三种特殊情况： ①两分力相互垂直 大小：F＝ 方向：tan θ＝ ②两分力相互垂直 (1)大小：F＝2F1cos 方向：F与F1夹角为 (2)当θ＝120°时，F1＝F2＝F ③合力与其中一个分力垂直 大小：F＝ 方向：sin θ＝ 【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。 随堂测试 【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） 由直角三角形可得 方向：斜向右上方与F1成 F1 F2 F合 随堂测试 课 堂 小 结 Lavf58.20.100 Lavf59.6.100 $$