4.1 科学探究：力的合成 课件 -2025-2026学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件围绕“力的合成”这一核心概念展开，从同一直线上力的合成出发，自然过渡到互成角度的两个力的合成规律，通过实验探究构建平行四边形定则，形成由浅入深、层层递进的知识链条，为后续多力合成与矢量运算奠定坚实基础。 其亮点在于深度融合科学探究与物理观念，以真实实验情境引导学生建构合力与分力的关系模型，体现科学思维中的推理与论证过程。例如在第8至12页中，通过设计问题链和规范操作步骤，让学生自主发现“合力不等于分力之和”的本质原因，并用统一标度作图验证结论，强化了对矢量特性的理解。此教学设计不仅提升学生的实验素养与逻辑表达能力，也帮助教师高效落实核心素养目标，实现知识传授与能力培养的有机统一。

4.1　科学探究：力的合成 导入新课 ？ 1+1＝2 物理洗脑之 F1 F2 G 一、共点力的合成 F1 F2 几个力同时作用在物体上的同一点，或它们的作用线相交于同一点。 共点力： F1 F2 非共点力 新课教学 F1 F2 F 等效 力的合成 替代 两个力 一个力 效果相同 一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，就把这个力F称为那几个力的合力，那几个力则称为个力F的分力。 分力 合力 客观存在的力 假想的力 1、两个力方向相同，即夹角=00时 同一直线上两个力的合成 回顾 合力大小为：F=F1+F2 F1 F2 方向与两力方向相同 2、两个力方向相反，即夹角=1800时 合力大小为：F=∣F1－F2∣ 方向与较大力方向相同 F2 F1 结论：矢量既有大小又有方向，当它们的方向 互 成某一角度时，合力大小不再等于两 分力大小之和。 即 F≠F1+F2 ？ 3+4＝7 物理洗脑之 一个合力与两个或者更多个 具有相同效果的分力，它们 的大小有何关系呢？ O 水平木板 白纸 图钉 橡皮筋 细绳套 弹簧秤 结点 二、探究两个互成角度的力的合成规律 实验器材 探究力的合成的方法 1 . 在这个实验中合力与分力等效的标志是什么？ 2 . 怎样确定合力以及两个分力的大小、方向呢？ 3 . 如何表达合力以及两个分力的大小、方向呢？ 4 . 实验应记录些什么？ 橡皮条伸长后的位置、分力的大小和方向、合力的大小和方向 思考以下问题： 橡皮条结点到达统一位置 力的大小通过测力计读数，力的方向即沿细线的方向 用同一标度作出力的图示 1 . 结点 两次橡皮条拉长后的结点O必须保持不变 2 . 拉力 （1）使用弹簧秤测拉力时，弹簧秤、橡皮条、细绳应在与纸面平行 的平面内。 （2）用测力计测拉力时，要使拉力沿测力计轴线方向 （3）两分力夹角不要过大或过小 3 . 读数和记录 （1）读数时视线要和刻度相平 （2）拉力的方向通过细线的下方取较远的两点画线来确定力的方向 4 . 作图： 要用统一标度做力的图示 实验过程中的注意事项 F1=10.0 N F2=6.8 N F合=12.8 N O 2N F2 · F1 O 求两个力的合力时，用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，这个法则叫平行四边形定则。 F 得出结论： 平行四边形定则适用于任何矢量的合成。 F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 如何求两个以上力的合力？ 两两逐步合成 两个共点力F1、F2大小不变，请画出3种情形下的合力，比较3个合力的大小。 F1 F2 600 F1 F2 900 F1 F2 1200 猜想：两分力大小不变时，合力随夹角的增大如何变化？ 请观看动画 牛刀小试 F合1 F合2 F合3 两个共点力F1、F2大小不变： 1. 改变两个力之间的夹角，合力F如何变化？ 2. F1、F2的合力F什么时候最大？什么时候最小？求合力的范围？ 3. 合力一定比分力大吗？ 合力取值范围︱F1 － F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 合力可能大于、等于、小于任一分力。 θ＝0°时，F1、F2同向： Fmax＝F1＋F2 θ＝180°时，F1、F2反向： Fmin＝｜F1－F2｜ 合力与分力的大小关系 夹角θ越大，合力越小； θ越小，合力越大 求合力的方法 例题：F1、F2是共点力，F1=90N,F2=120N，F1与F2夹角900 ， 试用作图法求合力的大小和方向？ F 1 F 2 F O 30N 解：选标度，做力F1、F2的图示，以两力为邻边 作平行四边形，如图所示。 用直尺测量，合力的大小为150N；用量角器量得合力F与F1 的夹角为53°。 作图时注意：合力、分力标度相同且共点，实线、虚线要分清 1、作图法：作出力的合成图示，由直尺和量角器量出合力的大小和方向 由几何知识得 解： 设F与F1夹角为 F ∟ 2、计算法：作出力的平行四边形，根据几何知识算出F大小和方向 求合力的方法 例题：F1、F2是共点力，F1=90N，F2=120N， F1与F2夹角900 ， 试用计算法求合力的大小和方向？ 等效替代 课堂小结 两个分力的夹角越大，合力越小 ︱F1 - F2︱ ≤ F合 ≤ F1 + F2 课堂练习 1. 关于合力的分力，下列叙述中正确的是( ) A. 合力的大小一定大于每一分力的大小 B. 合力可以同时垂直于每一分力 C. 合力的方向可以与一个分力的方向相反 D. 两分力的夹角在0°到180°之间时，夹角越大，则合力越小 CD 2. 关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中 正确的是（ ） A．分力与合力同时作用在物体上 B．分力同时作用于物体时产生的效果与合力单独作用于物体时产 生的效果相同 C．F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大 D．F的大小随F1、F2间夹角的增大而减小 E．F的大小一定大于F1、F2中的最大者 F．F的大小不能小于F1、F2中的最小者 BD 3. F1与F2为作用在同一物体上的两个力，F1=10N，F2=8N，它们 的合力大小可能是( ) A. 19N B. 18N C. 10N D. 2N BCD 4. 在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与 两个分力的夹角θ的关系图。 求：(1)两个分力的大小各是多少？ (2)此合力的变化范围是多少？ F ( N ) 3 π / 2 π π / 2 0 2 1 0 θ ( r a d ) 5、大小分别为30N和25N的两个力，同时作用在一个 物体上，下面对合力F大小的估计最恰当的是（ ） A.F=55N B.25N≤F≤30N C.25N≤F≤55N D.5N≤F≤55N 6. 两个共点力，大小都是50 N，如果要使这两个力的合力也是 50 N，这两个力之间的夹角应为（ ） A．300 B．600 C．1200 D．1500 C F F合 F 7. 三个共点力的大小分别为2N、7N、8N，它们的合力最大值 为________；最小值为______. 17N 0 F1 F2 F合 共点力合成的三角形定则 8、如图所示，为使电线杆稳定，在电线杆上加了两根拉线AB和AC, 两线与杆共面。若每根接线的拉力都是300N，两根拉线与水平 地面的夹角都是600，求拉线拉力的合力大小与方向。 $