3.4.1力的合成和分解 课件-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦“力的合成和分解”，核心知识点涵盖合力与分力、共点力、平行四边形定则及三角形定则。课堂导入通过“5个力作用下物体运动方向”问题引发思考，结合曹冲称象、提桶浇水实例建立等效替代思想，逐步过渡到共点力概念，搭建连贯的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过“探究互成角度力的合成规律”实验，引导学生经历方案设计、数据处理及结论验证，培养科学探究能力。结合等效替代法和共点力模型建构，强化科学思维，课堂小结系统梳理知识框架，助力学生形成相互作用观念，教师可直接利用结构化资源提升教学效率。

第4节 第1课时 力的合成和分解 第三章 相互作用——力 1 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？如果我们能找到一种方法，即“用一个力的单独作用替代两个力的共同作用，而效果不变”，上述问题就迎刃而解了。你觉得这个力和被替代的两个力会有怎样的关系呢？ 新知导入 2 1.能从力的作用的等效性来理解合力和分力的概念。 2.能通过实验探究求合力的方法——平行四边形定则，并知道它是矢量运算的普遍规则。 3.会用作图法和三角形定则求合力。 学习目标 3 《曹冲称象》是人人皆知的历史故事，请同学们结合回忆故事情节，细心体会曹冲是怎样“称出”大象的重量的？采用的是什么方法？思考后，请自由发言。 “等效替代” 知识点一：合力和分力 新知探究 【思考与讨论】某班师生在植树节给树浇水，如图所示，老师一人提着一桶水到现场，放下桶，然后小娟、小明共同提起该桶，准备给树浇水，老师的拉力为F，小娟、小明作用在桶上的力分别为F1、F2。 (1)F与F1、F2共同作用的效果相同吗？ (2)判断力F、F1、F2中哪些是分力，哪些是合力。 相同。 　F为F1和F2的合力，F1、F2为F的分力。 新知探究 5 1.合力和分力 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，这个力就叫作那几个力的合力，这几个力叫作那个力的分力。 效果相同 等效替换 分力 合力 2.合力与分力的关系 (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。“等效替代” (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。 新知探究 作出结点A的受力示意图 作出重物BC的受力示意图 吊灯 物理模型 A B C F1 F2 F3 F4 F5 F6 几个力都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点。 新知探究 3.共点力与非共点力 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。 新知探究 F1 F2 F3 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。 G 能不能把几个力画在一起？ 不能合成 新知探究 知识点二：力的合成 1.力的合成 在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成。 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。 F合= F1+F2 方向与二力方向相同 2.同一直线上两个力的合成法则 (1)两个力同向合成： F1=4 N F2=3 N F1=4 N F2=3 N (2)两个力反向合成： F合=F1-F2 方向与较大的那个力F1方向相同 新知探究 【思考与讨论】如果两个力不在同一直线上，求两个力的合力是否还遵循直接加减的代数运算法则？ 3.两个互成角度的力的合成规律 【动手小实验】利用两只弹簧测力计、一个重物。做如图实验，比较F和F1+F2 的关系，你有何发现？ F F1 F2 互成角度的力该怎样求合力? 新知探究 【实验器材及方案】 方木板一块、白纸、弹簧测力计(两只)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(几个)、细芯铅笔。 【问题与思考】 (1)如何确定力的大小？ (2)如何确定力的方向？ (3)怎样保证合力与分力等效？ (4)怎样才能直观的看出合力与分力的关系？ 新知探究 (1)若用一个力F′或两个力F1和F2共同作用都能把橡皮条沿某一方向拉伸至相同长度，即力F′与F1、F2共同作用的效果相同，那么F′为F1、F2的合力。 (2)用弹簧测力计分别测出F′和F1、F2的大小，并记下它们的方向，作出F′和F1、F2的图示，以F1、F2的图示为邻边作平行四边形，其对角线即为用平行四边形定则求得的F1、F2的合力F。 (3)比较F′与F，若它们的长度和方向在误差允许的范围内相等，则可以证明互成角度的两个力合成遵从平行四边形定则。 【实验原理】 新知探究 【实验步骤】 (1)用图钉把白纸钉在水平桌面上的方木板上。 (2)用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套。 (3)用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条的结点伸长到某一位置O，如图所示，记录两弹簧测力计的读数F1和F2，用铅笔描下O点的位置及此时两细绳的方向。 (4)只用一只弹簧测力计通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧测力计的读数F′和细绳套的方向。 (5)改变两个力F1和F2的大小和夹角再重复实验两次。 新知探究 (1)用铅笔和刻度尺从结点O沿两条细绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧测力计的读数F1和F2的图示，并以F1和F2为邻边用刻度尺作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，此对角线即为合力F的图示。 (2)用刻度尺从O点按同样的标度沿记录的F′的方向作出这只弹簧测力计的拉力F′的图示。 (3)比较F′和根据平行四边形定则求出的合力F在大小和方向上是否相同。 【数据处理】 新知探究 两个力合成时，以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，这个规律叫做平行四边形定则。 F合 F1 O F2 θ 注意：力用实线，辅助线用虚线！ 也适用于位移、速度、加速度等矢量的合成。 大小：标度 方向：角度 【实验结论】 新知探究 (1)位置不变：在同一次实验中，使橡皮条拉长时结点的位置一定要相同。 (2)角度合适：用两个弹簧测力计钩住细绳套互成角度地拉橡皮条时，其夹角不宜太小，也不宜太大。 (3)与木板平行：拉橡皮筋时要使弹簧秤与木板平面平行。 (4)尽量减少误差： ①在合力不超出量程及橡皮条弹性限度内的前提下，测量数据应尽量大一些。 ②细绳套应适当长一些，便于确定力的方向．不要直接沿细绳套方向画直线，应在细绳套两端画个投影点，去掉细绳套后，连直线确定力的方向。 (5)统一标度：在同一次实验中，画力的图示选定的标度要相同，并且要恰当选定标度，使力的图示稍大一些。 【注意事项】 新知探究 新知探究 ①选取同一标度，用力的图示，从力的作用点起，分别作出两个分力F1、F2的图示； ②以表示F1、F2的线段为邻边作出平行四边形，从而得到两分力F1、F2所夹的平行四边形的对角线，即表示合力F； ③用刻度尺量出该对角线的长度，根据选取的标度计算合力的大小；再量出对角线与某一分力的夹角，表示合力的方向； ④当分力的个数多于两个时，可先作出任意两个分力的合力，再将这个合力依次与其他分力合成，最终求出所有分力的合力。 作图法求合力的步骤 新知探究 ①分力、合力的作用点相同，切忌弄错表示合力的对角线； ②分力、合力的比例要一致，力的标度要适当； ③虚线、实线要分清，表示分力和合力的两条邻边和对角线画实线，并加上箭头，平行四边形的另两条边画虚线； ④求合力时既要求出合力的大小，还要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角。 作图法求合力注意事项 新知探究 4.多个力(三个及以上力)的合成方法 F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 说明： （1）求多个力的合力时，与求解顺序无关。 （2）几个力的合力只有一个，是唯一的。 先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，以此类推，直到把所有力合为一个力，得到总合力。 新知探究 F1 F2 F θ F θ o 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。 5.三角形定则 物体受三个力处于平衡态：平移后构成封闭矢量三角形 新知探究 (1)表示三个共点力的有向线段首尾相接,如果能围成闭合的三角形,如图所示,则这三个力的合力一定为零。 (2)表示多个共点力的有向线段首尾相接,从第1个力的始端指向最后1个力的末端的有向线段代表合力的大小和方向,如图所示。如果这些力首尾相接围成一个闭合的多边形,则其合力一定为零。 【三角形定则的两个推论】 新知探究 力的合成和分解 平行四边形定则 力的合成 三角形定则 合力和分力 共点力 非共点力 课堂小结 1.在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验器材有：木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计和直尺。 (1)如图甲，实验时将橡皮筋的一端用图钉固定在木板上的A位置，用两个弹簧测力计钩住两细绳套，将橡皮筋与细绳的结点拉到某一位置，标记为O点，以下操作错误的是　　　　。  A.实验前应检查弹簧测力计指针是否指在零刻度线上， 若不在，则应调零 B.弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行 C.两个弹簧测力计之间夹角必须取90° D.用一个弹簧测力计拉细绳时，必须将橡皮筋与细绳的结点拉到O点 C 当堂检测 (2)本实验采用的物理研究方法是　　　。  A.控制变量法 B.等效替代法 C.理想实验法 D.图像法 (3)某次实验中，弹簧测力计B的读数为F1，弹簧测力计C的读数为F2，并已在方格纸上作出。如图乙，方格每边的长度表示1.0 N，O是橡皮筋的一个端点，则它们的合力为　　　 N(结果保留两位有效数字)。  (4)图丙是在白纸上根据此次实验结果画出的图，图中的F与F'两力中，一定沿AO方向的是　　　(选填“F”或“F'”)。  B 6.0 F' 当堂检测 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $