《人教版高中物理选修（1-1）3.5《力的合成》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修（1-1）3.5《力的合成》ppt课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五课时 力的合成 相互作用 杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的双塔 双索面迭合梁斜拉桥 大桥全长7654米 602米长的主桥犹 如一道横跨黄浦江的彩红 在世界同类型斜拉桥中雄居第 一 挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺苍穹 塔的两侧 32对钢索连接主梁 呈扇面展开 如巨型琴弦 正弹奏着 巨龙腾飞的奏鸣曲 那么 是什么力量拉起这么重的桥体呢 1 知道力的合成的概念 2 理解平行四边形的定则 会用作图法求共 点力的合力 知识清单 合力与分力 当一个物体受到几个力的共同作用时 我们常常可 以找到这样一个力 这个力产生的 跟原来几个力 的 相同 这个力就叫做那几个力的 原 来的几个力叫做
2、效果 共同效果 合力 分力 综合拓展 1 合力与分力之间是一种等效替换的关系 一个力 合力 产生的效果跟几个力 分力 共同作用产 生的效果相同 即一个力可由几个力来替代 反过来这几 个力也可由这一个力来替代 2 合力和分力只是作用的效果相同 在作用效果上 存在等效替换作用 它们可以是同性质的力 也可以是不 同性质的力 但合力与分力不可同时存在 3 合力与分力的大小关系 1 两分力同向时 合力最大 Fmax F1 F2 合力方向 与 F1 F2的方向相同 2 两分力反向时 合力最小 Fmin F1 F2 合力方向 与较大的分力的方向相同 3 合力的取值范围 F1 F2 F F1 F2 4 夹角
3、越大 合力就越小 5 合力可能大于某一个分力 等于某一个分力 也有可 能小于某一个分力 特别提示 合力是几个分力的共同效果 并不是单独存 在的力 合力与分力从物理实质上讲是在力的作用效果方面 的一种等效替代关系 而不是物体的重新受力 因此受力分 析中不能同时出现 尝试应用 1 关于两个力F1 F2及它们的合力F的说法 下 列说法正确的是 A 合力F一定与F1 F2共同产生的效果相同 B 两力F1 F2一定是同等性质的力 C 两力F1 F2一定是同一个物体受的力 D 两力F1 F2与F是物体同时受到的三个力 AC 2 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
4、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 知识清单 力的合成 1 力的合成 的过程叫做力的合成 2 力的合成的法则 定则 两个力合成时以表示这两个力的线段为 作 那么 的那条对角线就代表合力的 和 这个法则就叫做平行四边形定则 如右上图所 示 分力 和 合力 1 求几个力的合力 平行四边形 邻边 平行四 边形 这两个邻边所夹 大小 方向 F1 F2 F 综合拓展 合力的计算 1 图解法 要取统一的标度 严格作出力的图示 作出平行四边形或三角形 再用统一标度去量度合力的大 小和方向 用图解法可较直
5、观地判断合力和分力的关系 特别是 可借助一些几何知识 比如平行四边形的对角线可能比邻 边长 也可能与邻边等长 也可能比邻边短 所以合力可 能比分力大 也可能与分力相等 也可能比分力小 不要 总以为合力一定比分力大 2 计算法 也叫解三角形法 根据平行四边形定则 先作出力的合成示意图 然后应用数学知识 如正弦定理 余弦定理 相似三角形或直角三角形的知识 求解 常 见的几种特殊情况有 相互垂直的两个力的合成 如下图甲所示 夹角为 两个等大的力的合成 如上图乙所示 作出的平行四边形为菱形 利用其对角线互相垂直的特点 可得直角三角形 解直角三角形求得合力 合力F 与每一个分力的夹角等于 夹角为120
6、的两个等大的力的合成 如上图丙所示 实际是 的特殊情况 即合力大小等于 分力 实际上对角线把画出的菱形分为两个等边三角形 所以合力与分力等大 特别提示 1 做出一个正确的平行四边形 应注意 两分力是平行四边形的两个邻边 合力是两分力夹 角的平行四边形对角线 分力 合力的比例要适当 虚线 实线要分清 2 求矢量时要注意不仅要求出其大小 还要求出 其方向 其方向通常用它与已知矢量的夹角表示 尝试应用 1 如右图所示 物体受到三个或三个以上力的作 用时 怎样来求它们的合力 解析 如果有三个或更多的力同时作用在一 个物体上 我们同样可以用平行四边形定则 求出其合力 2 已知两个力的大小分别为F1 4
7、N F2 5 N 用 作图法求出下列各种情况下的合力F 1 两力同向 2 两力反向 3 两力夹角60 4 两力夹角90 5 两力夹角120 答案 1 9 N 2 1 N 3 7 8 N 4 6 4 N 5 4 6 N 合力与分力的关系 右图是两个共点力的合力F跟它的两个分力之 间的夹角 的关系图象 则 1 这两个力的合力的变化范 围是 2 这两个力的大小分别是 解析 本题图象的横坐标表示在两个力合成的过程中二 力所成的角度 从图象上看出 在两分力的夹角从0 变化到 180 的过程中 合力减小 另外图象中 当 0时 表示两 分力的方向相同的情况 根据图象有F1 F2 5 N 当 180 时 表示
8、两分力的方向相反时的情况 此时 有 F1 F2 1 N 通过解方程组 可得 F1 3 N F2 2 N或F1 2 N F2 3 N 合力的变化范围是1 N 5 N 答案 1 5 N 2 N和3 N 名师点睛 本题通过图象给出已知条件 然后求解 遇到这类问题首先应弄清图象的两个坐标轴所代表的 物理量 然后通过图象观察两个物理量之间的联系 一个 量随另外一个量的变化情况 增大 减小 或据图象写 出两个物理量之间关系的数学表达式 再想一想图象中 的一些特殊点所表示的物理含义 变式训练 1 两个大小分别为F1和F2 F2 F1 的力作用在同一 质点上 它们的合力的大小F满足 C 合力的计算 两个大小均
9、为200 N的力 其夹角为60 求它们的合力 解析 本题考查了力的合成所遵循的基本法则 平行四边形定则 解力的合成问题 可采用两种解 法 图解法和计算法 法一 图解法 如下图所示 自O引两条有向线段 OA和OB 相互间的夹角为60 用量角器画出 取1 cm长 度表示100 N的力 则OA和OB的长度都是2 cm 作出平行 四边形OACB 其对角线OC就代表两个力的合力 量得 OC长为3 5 cm 所以合力大小为 F 3 5 100 N 350 N 用量角器量得 AOC 30 即合力沿两力夹角的平 分线 名师点睛 这类题的典型错误有 1 用作图法求合力 时 标度不一致 2 忘记求合力的方向 本题
10、求的是合 力 而不是合力的大小 不仅要求出合力的大小 还要求 出合力的方向 比较两种求合力的方法可以看出 用作图法求合力 虽然简单快捷 但准确度不高 用计算法求合力 由于 受到数学知识的限制 目前只能在直角三角形中进行计算 遇到非直角三角形时 要转化为直角三角形进行计算 变式训练 2 2009年10月31日 吴桥国际杂技艺术节在河北省 举行 如图甲所示为杂技表演的安全网示意图 网绳的 结构为正方格形 O a b c d等为网绳的结点 安全 网水平张紧后 若质量为m的运动员从高处落下 并恰好 落在O点上 该处下凹至最低点时 网绳dOe bOg均成 120 向上的张角 如图乙所示 此时O点受到的向
11、下的冲 击力大小为F 则这时O点周围每根网绳承受的力的大小 为 A F B F 2 C F mg D F mg 2 答案 B 三个共点力合成的最大值和最小值 有大小分别为4 N 9 N 11 N的三个共点力 它们彼此之间的夹角可以变化 它们的合力的最大值是 多少 最小值是多少 解析 若取F1和F2的适当夹角 可使其合力F的大小为11 N 再取 F3的方向与F的方向相反 则F1 F2 F3 的合力为零 此即为最小值 如右图 先判断F1和F3或者F2和F3的合力的最大 值与最小值 作类似的讨论 也可得出 相同的结论 答案 24 N 0 名师点睛 求多个力的合力 其基本方法是先求 两个力的合力 再用
12、这个合力同第三个力合成 依次 类推 全部合成为止 而要找三个力的合力范围 求 最大值时 三个分力方向相同 大小为三力之和 求 最小值时 如果这三个力能构成封闭的三角形 三角形 两边之和不能小于第三边 则最小值就是零 变式训练 3 三个共点力的大小分别为14 N 10 N 3 N 其 合力大小可能为 A 0 B 3 N C 10 N D 40 N BC 水平测试 1 关于几个力与其合力 下列说法错误的是 A 合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的 效果相同 B 合力与原来那几个力同时作用在物体上 C 合力的作用可以替代原来那几个力的作用 D 求几个力的合力遵从平行四边形定则 B 素能提高 7 某同学为了验证力的平行四边形定则 在一块竖直放 置的木板上钉了一枚大头针A 将一根橡皮筋的一端拴在A上 第一次通过细线悬吊4个钩码时 橡皮筋的另一端被拉伸到 O处 如图甲 第二次在木板上固定了两个光滑小轮B和C 细 绳通过两轮分别悬挂2个和3个钩码 他发现橡皮筋沿AO方向 伸长但另一端O 与O还未重合 如图乙 已知该同学使用的钩 码质量均相同 为了使O 与O点能够重合 他采取了以下措施 其中合理的是 A 在小轮B C下继续增加钩码 B 将小轮B C适当向下方移动 C 将小轮B C适当向下方移动 同时减小B C间距 D 将小轮B适当向左方移动 同时将C适当向下方移动 答案 BC
