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

3.4 力的合成和分解 设计实验方案 两个弹簧秤、橡皮条、细绳、 木板、白纸、图钉 注意事项: 1. 在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O 位置一定要相同； 2. 沿拉线方向就是几个力的方向，将拉线 方向描在木板的白纸上； 3. 弹簧秤的示数为力的大小，将示数读出 并记在木板的白纸上 。 分力 合力 等效替代 1.实验原理 两个力F1、F2共同作用，能把橡皮条末端小圆环拉到某点，一个力F也可以把橡皮条末端的小圆环拉到同一点，则F与F1和F2共同作用的效果相同，则F等于F1和F2的合力。 木板 白纸 三角板 图钉 带绳套的橡皮条 铅笔 弹簧测力计 2.实验器材 F1=10.0 N F2=6.8 N F合=12.8 N O 2N 3.实验步骤 F 1.00N 力的图示 4.数据分析 1.弹簧测力计使用前没调零会造成误差. 2.实验时弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间有摩擦力存在会造成系统误差. 3.两次测量拉力时，小圆环没有拉到同一点会造成偶然误差. 4.两个分力的夹角太小或太大以及F1、F2数值太小，作图时都会造成偶然误差. 5.重力原因 误差分析 讨论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) 合力与分力的大小关系 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。 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 讨论2：合力一定时，两等大分力随夹角如何变化？ 合力与分力的大小关系 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 讨论3：一个分力不变，另一个分力增大时,合力一定增大吗？ 合力与分力的大小关系 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 讨论3：三个共点力合成后的范围？ 合力与分力的大小关系 ①三个力共线且同向时，其合力最大，等于F1＋F2＋F3 力的分解 1、定义：已知一个力求它的分力的过程，叫做力的分解。 2、力的分解与力的合成是互为逆运算。 3、力的分解也遵守平行四边形定则。 力的分解的方法：按实际作用效果分解力。 分解的步骤： （1）分析力的作用效果； （2）据力的作用效果定分力的方向;(画两个分力的方向) （3）用平行四边形定则定分力的大小; （4）据数学知识求分力的大小和方向。 一、力的分解 可以举例说明吗？ 1.力的正交分解:将力沿两互相垂的方向分解 Fx Fy Fy=F·sinθ x方向的分力: Fx =F·cosθ y方向的分力: 四、正交分解 为什么要正交分解呢？ 化复杂的矢量运算为普通的代数运算，将力的合成化简为同向或反向或垂直方向。便于运用普通代数运算公式来解决矢量的运算。 2.正交分解的目的 正交分解法求合力，运用了“欲合先分”的策略，即为了合成而分解，降低了运算的难度，是一种重要思想方法。 3.正交分解的基本思想 四、正交分解 （2）将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上； （1）建立xoy直角坐标系 F1X=F1cosθ1 F1y=F1sinθ1 F2X=F2cosθ2 F2y=F2sinθ2 F1 F2 θ1 θ2 4.正交分解的步骤 四、正交分解 （3）分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即 Fx＝F1x＋F2x＋…… Fy＝F1y＋F2y＋…… （4）求共点力的合力： 与x轴正方向的夹角为θ x y o FX Fy F θ 大小： 方向： 四、正交分解 交流与讨论：如果已知一个力，求这个力的两个分力，该怎么办？ 要使一个力的分解方法是唯一的，对两分力有什么要求？ 如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（如图）。 F F1 F2 F1 F2 F1 F2 ①如果已知两个分力的方向，分力有几组可能的解？ ②如果已知一个分力的大小和方向，分力有几组可能的解？ F F1 F2 F F1 F2 O 讨论得出： ①已知两个分力方向 ②已知一个分力大小和方向 若 则分力有唯一解 把一个具体的力分解，如何确定两个分力的方向？ F F2 F1 1、根据力的作用效果确定分力的方向。 2、若拉力方向与水平方向的夹角为θ， 请求出F1、F2 的大小 。 F1=Fcosθ F2=Fsinθ θ 1、若用F斜右向下推水平面上的滑块 F1=Fcosθ F2=Fsinθ F F1 F2 θ 2、求处于斜面上重为G的物体的重力的分力？ G1=Gsinθ G2=Gcosθ G G2 G1 θ θ 1.某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,若这三个共点力大小和方向分别如图1、2、3、4所示(坐标纸中每格边长表示1N大小的力),则关于该物体受到的合力,下列说法正确的是(　　)。 A.图1中物体所受的合力大小等于4N B.图2中物体所受的合力大小等于4N C.图3中物体所受的合力大小等于6N D.图4中物体所受的合力大小等于6N F13 F13 F123 F12 F12 C 2.电梯修理员、牵引专家和赛艇运动员等,常需要知道绳子或金属线中的张力,可又不能到那些绳、线的自由端去测量。为解决这些问题,有公司制造出一种夹在绳上的仪表,用一个杠杆使绳子的某点有一个微小偏移量,如图所示,仪表便很容易就能测出垂直于绳的力。请推导一个能计算绳子中张力的公式;如果偏移量δ为12mm,2a为250mm,垂直于绳的力大小为300N,计算绳中的张力大小。(计算结果保留整数,θ很小时,sinθ≈tanθ) F1 F2 F=300N θ θ 3.假期里,一位同学在厨房里协助妈妈做菜,对菜刀产生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样,如图所示,菜刀横截面为等腰三角形,刀刃前部的横截面顶角较小,后部的顶角较大,他先后做出过几个猜想,其中合理的是(　　)。 A.刀刃前部和后部厚薄不匀,仅是为了打造方便、外形美观,跟使用功能无关 B.在刀背上加上同样的压力时,分开其他物体的力的大小跟刀刃厚薄无关 C.在刀背上加上同样的压力时,顶角越大,分开其他物体的力的大小越大 D.在刀背上加上同样的压力时,顶角越小,分开其他物体的力的大小越大 D F F F合 4.压榨机的内部结构如图所示,B为固定铰链,A为活动铰链。在A处作用一水平力F后,物块C就会以比水平力F大得多的力压物块D。已知L=0.5m,h=0.1m,F=200N,物块C的质量不计,且与左壁的接触面光滑,求物块C对物块D的压力。 F F1 F2 F2 F21 F22 谢谢观看 $$