3.4 力的合成 课件-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

第三章 相互作用 第4节 力的合成 多向拔河游戏中，你能判断绳结将向哪个方向运动吗？ F 如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代七个力的共同作用，而效果不变”，上述问题就迎刃而解了。 一、合力与分力 1.合力：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，这个力就叫做那几个力的合力。 2.分力：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。 F 二、力的合成方法 1.两个力共线 ①两个力同向（夹角θ＝00 ） ②两个力反向（夹角θ＝1800 ） 同一条直线上的两个力的合成规律满足代数运算法则：同向相加，反向相减。 F1 F合 F2 同一方向： F合= F1+F2 F1 F2 F 与较大的力同向 F= ｜F1－F2｜ 思考：互成角度的两个共点力，如何得到合力的大小和方向呢？ 互成角度的两个共点力还是简单的加减吗？有没有什么可遵守的规律吗？ F F1 F2 探究两个互成角度的力的合成方法 1.实验原理 如果两个互成角度的力F1、F2作用于挂在橡皮条一端的小圆环上，与只用一个力F作用于小圆环上都能使小圆环伸长到同一点，也就是作用效果相同，则F为F1和F2的合力，用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，看所围成的形状是否为平行四边形。 2.实验器材 力的关系探究装置、三角板、刻度尺、铅笔。 3.实验步骤 ①将夹子夹在“力的关系探究装置”的“0”号射线顶端。 ②如图(a)所示，分别将弹簧测力计连接在两根细绳的末端，沿任意两条射线方向拉细绳，使汇力圆环与平板上的定位圆重合。用铅笔在平板上记下这两个拉力的大小和方向。 ③如图(b)所示，直接用一个弹簧测力计拉细绳，同样使汇力圆环与平板上的定位圆重合，用铅笔在平板上记下这个拉力的大小和方向。 ④在平板上用力的图示法作出三个力，如图所示，观察这三个力所构成的几何图形。 ⑤改变第2步中两个拉力的大小和方向，重复上述实验步骤。 4.注意事项 ①测力计在使用前应将其水平放置，检查、校正零点。明确量程和最小分度。 ②施加拉力时要沿测力计轴线方向，并且使拉力平行于平板。 ③拉力应适当的大些，但不要超过量程。 ④两力间的夹角不能太大也不能太小。 ⑤画力的图示时应选择适当的标度，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出平行四边形。 5.实验结论 在误差允许范围内，两个互成角度的力的合成遵守平行四边形定则。 6.误差分析 ①实验中，弹簧测力计的弹簧和外壳之间、指针和外壳之间或弹簧测力计的外壳和板面之间有摩擦力存在会引起系统误差。 ②两次测量拉力时，汇力圆环的位置不可能做到完全拉到同一点会造成偶然误差。 平行四边形定则 如果以表示两个分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表示合力的大小和方向。 物体受到两个力的作用时，根据力的平行四边形定则，可以求出这两个力的合力 力的合成是唯一的，即几个确定的分力的合力是唯一的。 只有同一研究对象受到的力才能合成。 不同性质的力也可以合成，因为合力与分力是作用效果上的一种替代。 平行四边形定则 F1 F2 F F1 F2 F 三角形定则 F1 F2 F 或 提示：一般情况下，矢量可以平移 x2 矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量 标量：只有大小没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量 三角形定则与平行四边形定则实质一样 C A B 把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法叫做三角形定则 x1 x 合矢量 分矢量 另一分矢量 三角形定则 三、合力的计算 方法一：利用作图法求合力 例题：某人水平扔出一个重力G=0.4N的小球，小球在空中受到方向水平向左的风力F=0.3N的作用，求球所受的合力。 用1cm长的线段表示0.1N的力，作出的平行四边形如图所示 用量角器量得合力F与分力F1的夹角θ为53° 所以合力的大小为：F=0.1×5N=0.5N 用刻度尺量得表示合力F的对角线长5cm， 根据直角三角形的几何关系： 方法二：利用计算法求合力 合力F合与F的夹角θ的正切值为： 得： 思考1：合力一定比分力大吗？ F1 F F2 合力可以小于分力 合力可以与分力等大 结论1：合力可以大于分力，可以与分力等大或者比分力还小。 F1=F2 F F2 120° 合力可以大于分力 F1 F F2 图1 图2 图3 思考2：如果两个分力F1 、F2的大小不变，当它们的夹角在0°和180°之间变化时，其合力的大小如何变化？ F1 F F2 F F1 F2 F1 F F2 当夹角为180°时,即两力反向时，合力最小，为│F1-F2 │ 当夹角为0°时，即两力同向时，合力最大，为F1+F2 。 结论2：①两个分力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小。 ②两个共点力的合力大小范围：│F1-F2 │≤ F合≤ F1+F2 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 D 2.同时作用在质点O上的三个力F1、F2、F3，已知F1＝F2＝2 N，F3＝4 N，它们的方向分别沿着正六边形的两条边和一条对角线，如图所示，则这三个力的合力大小等于(　　) A A.6 N B.8 N C.10 N D.12 N 3.两个力F1和F2间的夹角为θ(0°≤θ ≤ 180°)，两力的合力为F，以下说法正确的是（ ） D A.若F1和F2大小不变，则θ角越大，合力F就越大 B.合力F总比F1和F2中的任何一个力都大 C.如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大 D.如果夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，合力F可能增大，也可能减小 $