4.1 科学探究：力的合成 课件-2026-2027学年高一上学期物理鲁科版必修第一册

该高中物理课件聚焦“力的合成”核心内容，涵盖共点力、合力与分力、平行四边形定则及三角形定则。以“两人或一人提购物篮”生活情境导入，建立等效替代思想，搭建从概念理解到实验探究再到定则应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过“弹簧测力计拉橡皮筋使结点至同一位置”实验，明确步骤与注意事项，培养科学探究能力。结合作图法、计算法及三角形定则推论，渗透科学思维的模型建构与推理，助学生形成力的矢量运算观念，教师可借系统实验指导与知识点总结提升教学效率。

第1节 科学探究：力的合成 第四章 力与平衡 1 两个人可以将购物篮提起使其处于静止状态 一个人也可将购物篮提起使其处于静止状态 2 1.知道共点力、合力、分力、力的合成的概念，知道分力与合力的关系。根据生活情境理解等效替代的思想方法。 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.学会用平行四边形定则作图、计算求合力，知道力的三角形定则。 3 一：共点力的合成 1.共点力 作用于物体上同一点，或者作用在同一个物体上且力的作用线相交于同一点的几个力叫作共点力。 ①几个力同时作用于一点（力的作用点重合） 4 ②同时作用在同一物体上的几个力，虽然作用点不重合，但是这几个力的作用线的正向或反向延长线能够相交于同一点 ③当一个物体可以被视为质点时，作用在物体上的几个力就可以认为是共点力 O O2 O1 O3 F1 F2 F3 说明：共点力中的“点”，可能在物体上，也可能不在物体上，还可能是与物体相关联的某细绳上的一个结点 N F2 G F1 撬石块时，由于撬棍不能被看成质点，且受力无法交于一点，故撬棍受到的四个力不是共点力 等效 替代 分力 合力 如果几个力共同作用产生的效果可以用一个力来代替，那么这个力叫作那几个力的合力。那几个力就叫作这个力的分力。 F1 F2 F 求几个力的合力，叫作力的合成 2. 力的合成 注意：合力与分力的等效替代强调的是效果相同，而不是物体的重新受力。因此在受力分析时，合力与分力不能同时分析。 合力与分力 等效性 同体性 瞬时性 相互替代关系 受力物体相同 瞬时对应关系 各个分力作用在同一物体上 某个分力变化了，合力同时也发生变化 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同 3.合力与分力的关系 F合= F1+F2 方向与二力方向相同 4.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 如果两个力不在同一直线上要如何合成？ 【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？ 【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? 二：探究两个互成角度的力的合成规律 【实验目的】 (1) 探究两个互成角度的共点力与其合力间的关系； (2)学习用等效的思想探究矢量合成的方法。 【实验器材】 木板、橡皮筋、细线、弹簧测力计、图钉、白纸、铅笔、刻度尺、三角板。 【实验原理与设计】 让两个互成角度的共点力F1和F2作用于某一物体，并产生明显的作用效果；然后用一个力F来代替F1和F2 ，产生同样的作用效果。测出F1、F2和F，比较它们的大小和方向，找出其中的规律。 【实验步骤】 （1）在桌面上固定一个贴有白纸的方木板，用图钉把橡皮筋的一端固定在板上靠近顶端中点的A点，在橡皮筋的另外一端拴上两条细绳，细绳的另外一端是绳套。 A O （2）用弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，结点达到某一位置O。 （3）用铅笔从O点沿着两绳的方向画直线，作出两个力F1和F2的图示。 A O （4）只用一只弹簧测力计，通过细绳把橡皮筋的结点拉到相同的位置O点，读出弹簧测力计的示数，记下细绳的方向，作出这个力F的图示。研究这三个力的大小及方向的关系。 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】 (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称与木板平面平行。 (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】 三：平行四边形定则 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 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 计算法求合力：(设分力F1、F2大小不变，夹角为θ) 1.当θ=90°时 2.当F1=F2时 F1 4.当θ为任意角时，一般公式 F与F1夹角 F q F2 F O 合力在角平分线上 θ/2 3.当θ=120°，且F1=F2时 q F 由等边三角形得：F=F1=F2 合力在角平分线上 q F F与F1夹角tan α=F2sin θ/(F1+F2cos θ) θ F F θ=0° q F 0°<θ< 90° F q θ= 90° q F F . 最大 最小 两个分力大小不变，但夹角不同时的合力 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。 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。 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 (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】 科学探究：力的合成 三角形定则 共点力的合成 共点力 力的合成 探究两个互成角度的力的合成规律 多个力的合成方法 平行四边形定则 作图法 计算法 1.(多选)两个力F1与F2，其合力为F，则(　　) A.合力一定大于任一分力 B.合力有可能小于某一分力 C.分力F1增大，而F2不变，且它们的夹角不变时，合力F一定增大 D.当两分力大小不变时，增大两分力的夹角，则合力一定减小 BD 2.若两个力大小分别为F1=3 N、F2=8 N，则它们两个力的合力大小可能为（　　） A.1 N　　　B.3 N　　　C.10 N　　　D.13 N C 3.如图所示，用A、B两个测力计拉橡皮条(O端固定)的D端，当D端达到E处时，(α+β)=90°；然后保持A的读数不变，当α角由图中所示的值逐渐变小时，要使D端仍处在E处，可采用的办法是( ) A.增大B的读数，减小β角 B.减小B的读数，减小β角 C.减小B的读数，增大β角 D.增大B的读数，增大β角 B O D E A B α β Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder r0.2.61(gap_fixed:False) $