【同步导学】高中物理 3.4力的合成 必修1

4力的合成力的合成一、力的合成一、力的合成1合力、分力合力、分力(1)合力与分力：当一个物体受到几个力共同作合力与分力：当一个物体受到几个力共同作用用时时，如果一个力的，如果一个力的_跟跟这这几个力的几个力的共同共同_相同，相同，这这一个力叫做那几个力的一个力叫做那几个力的_，那几个力叫做，那几个力叫做这这个力的个力的_(2)合力与分力的关系：等效替代关系合力与分力的关系：等效替代关系作用效果作用效果效果效果合力合力分力分力2力的合成力的合成(1)力的合成：求几个力的力的合成：求几个力的_的过程的过程(2)力的合成遵循的法则力的合成遵循的法则平行四边形定则平行四边形定则内容：两个力合成时，以表示这两个力的内容：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作线段为邻边作_，这两个邻边之，这两个邻边之间的间的_表示合力的大小和方向表示合力的大小和方向两个以上的力的合成方法：先求出任意两两个以上的力的合成方法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把合力，直到把_都合成进去，最后都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力得到的结果就是这些力的合力合力合力平行四平行四边边形形对对角角线线所有的力所有的力二、共点力二、共点力1共点力：几个力如果都作用在共点力：几个力如果都作用在_，或者它或者它们们的作用的作用线线_，这这几个力几个力就叫做共点力就叫做共点力2力的合成的平行四力的合成的平行四边边形定形定则则，只适用于，只适用于_.同一点上同一点上相交于同一点相交于同一点共点力共点力一、合力与分力的关系一、合力与分力的关系1正确理解合力与分力正确理解合力与分力(1)合力与几个分力合力与几个分力间间是等效替代关系，受力分析是等效替代关系，受力分析时时，分力与合力不能同，分力与合力不能同时时作作为为物体所受的力物体所受的力(2)只有同一物体同只有同一物体同时时受到的力才能合成受到的力才能合成(4)夹夹角角越大，合力就越小越大，合力就越小(5)合力可以大于等于两分力中的任何一个力，也合力可以大于等于两分力中的任何一个力，也可以小于等于两分力中的任何一个力可以小于等于两分力中的任何一个力【特别提醒特别提醒】(1)力的合成是唯一的；力的合成是唯一的；(2)只有同一物体所受的力才能合成；只有同一物体所受的力才能合成；(3)不同性质的力也可以合成，因为合力与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等效代替在实分力是作用效果上的一种等效代替在实际研究几个力的合力时，常采用平行四边际研究几个力的合力时，常采用平行四边形定则，通过作图法或解析法求出合力形定则，通过作图法或解析法求出合力关于大小不关于大小不变变的两个共点力的两个共点力F1、F2的合力的合力F，下列下列说说法正确的是法正确的是()A合力合力F一定大于任一分力一定大于任一分力B合力合力F可能小于任一分力可能小于任一分力C合力合力F的大小可能等于的大小可能等于F1或或F2的大小的大小D合力合力F的大小随的大小随F1、F2间夹间夹角增大而增大角增大而增大解析：解析：由共点力合成的平行四边形定则可知，由共点力合成的平行四边形定则可知，由于表示分力的两邻边的长短及其夹角的变化，由于表示分力的两邻边的长短及其夹角的变化，使得表示合力的对角线的长度大于两邻边、小于使得表示合力的对角线的长度大于两邻边、小于两邻边、等于其中某一邻边都是可能的，所以，两邻边、等于其中某一邻边都是可能的，所以，合力大于分力、小于分力、等于分力也都是可能合力大于分力、小于分力、等于分力也都是可能的另外，平行四边形中两邻边夹角越小，其对的另外，平行四边形中两邻边夹角越小，其对角线越长；夹角越大，其对角线越短所以，合角线越长；夹角越大，其对角线越短所以，合力的大小随分力间夹角减小而增大，随分力间夹力的大小随分力间夹角减小而增大，随分力间夹角增大而减小正确选项为角增大而减小正确选项为B、C.答案：答案：BC二、探究求合力的方法二、探究求合力的方法1探究方案探究方案(1)先将橡皮筋一端固定，另一端用两个力先将橡皮筋一端固定，另一端用两个力F1、F2使其伸使其伸长长一定一定长长度，如下度，如下图图甲所示；再用一个甲所示；再用一个力力F作用于橡皮筋的同一点，使其伸作用于橡皮筋的同一点，使其伸长长到同到同样样的的长长度，如下度，如下图图乙所示，那么乙所示，那么F与与F1、F2的效果相的效果相同同(2)若若记记下下F1、F2及及F的大小和方向，画出各个力的大小和方向，画出各个力的的图图示，就可研究示，就可研究F与与F1、F2的关系了的关系了2实验实验操作操作(1)用用图钉图钉把白把白纸纸固定于方木板上，把橡皮筋固定于方木板上，把橡皮筋的一端固定，另一端拴上两个的一端固定，另一端拴上两个细绳细绳套套(2)用两个用两个弹弹簧簧测测力力计计成某一角度地通成某一角度地通过细绳过细绳套把橡皮筋拉到某一点套把橡皮筋拉到某一点O.用用铅铅笔笔记记下下 O点的点的位置、两位置、两弹弹簧簧测测力力计计的的读读数数F1、F2和两条和两条细细绳绳的方向的方向(3)用一个用一个弹弹簧簧测测力力计计将同一条橡皮筋拉到将同一条橡皮筋拉到O点，点，记记下下弹弹簧簧测测力力计计的的读读数数F和和细绳细绳的方向的方向(4)选选定定标标度，作出力度，作出力F1、F2和和F的的图图示示(5)结结果：以果：以F1、F2为邻边为邻边作平行四作平行四边边形，并作出形，并作出对对角角线线(如如图图丙所示丙所示)结论结论：F对对橡皮筋作用的效果与橡皮筋作用的效果与F1和和F2共同的作共同的作用效果相同，即用效果相同，即F是是F1和和F2的合力若的合力若F的的图图示示和和对对角角线线在在误误差允差允许许的范的范围围内重合，内重合，则说则说明，合明，合力与两分力遵循平行四力与两分力遵循平行四边边形定形定则则3注意事注意事项项(1)实验实验中的两只中的两只弹弹簧簧测测力力计计的的选选取方法是：将取方法是：将两只两只弹弹簧簧测测力力计调计调零后互勾零后互勾对对拉拉过过程中，程中，读读数数相同，相同，则则可可选选；若；若读读数不同，数不同，应应另另换换，直至相，直至相同同为为止止(2)弹弹簧簧测测力力计计使用前要使用前要检查检查指指针针是否指在零刻是否指在零刻度度线线上，否上，否则应则应校正零位校正零位(无法校正的要无法校正的要记录记录下下零零误误差差)还还需用需用钩码检查钩码检查是否存在示是否存在示值误值误差，差，若存在，若存在，应应加以校正加以校正(3)被被测测力的方向力的方向应应与与弹弹簧簧测测力力计轴线计轴线方向一致，拉方向一致，拉动时弹动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦簧不可与外壳相碰或摩擦(4)在同一次在同一次实验实验中，使橡皮条拉中，使橡皮条拉长时结长时结点点O的位置的位置一定要相同一定要相同(5)细绳细绳套套应应适当适当长长一些，便于确定力的方向不要一些，便于确定力的方向不要直接沿直接沿细绳细绳套的方向画直套的方向画直线线，应应在在细绳细绳套末端用套末端用铅铅笔画一个点，取掉笔画一个点，取掉细绳细绳套后，再将所套后，再将所标标点与点与O点点连连一一直直线线确定力的方向确定力的方向(6)在同一次在同一次实验实验中，画力的中，画力的图图示所用的示所用的标标度要相同，度要相同，并且要恰当并且要恰当选选取取标标度，使所作力的度，使所作力的图图示稍大些示稍大些(7)在具体在具体实验时实验时，两分力，两分力间夹间夹角不宜角不宜过过大，也不宜大，也不宜过过小，以小，以60100之之间为间为宜宜(1)在做在做“验证验证力的平行四力的平行四边边形定形定则则”实验时实验时，橡皮条，橡皮条的一端固定在木板上，用两个的一端固定在木板上，用两个弹弹簧簧测测力力计计把橡皮条把橡皮条的另一端拉到某一确定的的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中点，以下操作中错误错误的是的是()A同一次同一次实验实验中，中，O点位置允点位置允许变动许变动B实验实验中，要中，要记录弹记录弹簧簧测测力力计计的的读读数和数和O点的位置点的位置C实验实验中，把橡皮条的另一端拉到中，把橡皮条的另一端拉到O点点时时，两个，两个弹弹簧簧测测力力计计之之间间的的夹夹角必角必须须取取90D实验实验中，要始中，要始终终将其中一个将其中一个弹弹簧簧测测力力计计沿某一方沿某一方向拉到最大量程，然后向拉到最大量程，然后调节调节另一另一弹弹簧簧测测力力计计拉力的拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点点(2)如下如下图图所示，是甲、乙两位同学在做本所示，是甲、乙两位同学在做本实验时实验时得到的得到的结结果，其中果，其中F是用作是用作图图法得到的合力，法得到的合力，F是是通通过实验测过实验测得的合力，得的合力，则则哪个哪个实验结实验结果是符合果是符合实实验验事事实实的？的？_(填填“甲甲”或或“乙乙”)甲乙甲乙解析：解析：(1)由合力的定义，只有两次都把橡皮条拉由合力的定义，只有两次都把橡皮条拉到同一个位置到同一个位置(O点点)，实验中测得的才是合力，实验中测得的才是合力A说说法是错误的实验中，除了要记录弹簧测力计的读法是错误的实验中，除了要记录弹簧测力计的读数、数、O点的位置以外，还要记录两个分力的方向点的位置以外，还要记录两个分力的方向(即即绳子拉的方向绳子拉的方向)，B说法是错误的两个弹簧测力计说法是错误的两个弹簧测力计之间的夹角实际上就是两个分力的夹角，这个夹角之间的夹角实际上就是两个分力的夹角，这个夹角并非一定取并非一定取90，理论上是任意的，理论上是任意的，C说法也是错误说法也是错误的实验中如果始终将其中一个弹簧测力计沿某一的实验中如果始终将其中一个弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，则在调节另一个弹簧测力计时方向拉到最大量程，则在调节另一个弹簧测力计时很容易使得这个弹簧测力计超过其量程，这是不允很容易使得这个弹簧测力计超过其量程，这是不允许的，许的，D说法也是错误的说法也是错误的(2)因为因为F是只用一个弹簧测力计拉橡皮条得到是只用一个弹簧测力计拉橡皮条得到的，所以拉力的方向的，所以拉力的方向(实验中测得的合力方向实验中测得的合力方向)一一定沿着橡皮条的方向，即定沿着橡皮条的方向，即F的方向沿着橡皮条的方向沿着橡皮条的方向实验中用作图法得到的合力的方向实验中用作图法得到的合力F由于实验由于实验误差，不一定沿着橡皮条的方向，故甲图更符误差，不一定沿着橡皮条的方向，故甲图更符合实验事实合实验事实答案：答案：(1)ABCD(2)甲甲三、用平行四三、用平行四边边形定形定则则求合力的方法求合力的方法1作作图图法法根据两个分力的大小和方向，用力的根据两个分力的大小和方向，用力的图图示法，示法，从力的作用点起，按同一从力的作用点起，按同一标标度作出两个分力度作出两个分力F1、F2，再以，再以F1、F2为邻边为邻边作出平行四作出平行四边边形，从形，从而得到而得到F1、F2之之间间的的对对角角线线，根据表示分力的，根据表示分力的标标度去度量度去度量该对该对角角线线，对对角角线线的的长长度就代表了度就代表了合力的大小，合力的大小，对对角角线线与某一分力的与某一分力的夹夹角就可以角就可以代表合力的方向代表合力的方向(3)夹夹角角为为120的两等大的力的合成，如的两等大的力的合成，如图图丙所丙所示：示：由几何知由几何知识识得出得出对对角角线线将平行四将平行四边边形分形分为为两个两个等等边边三角形，故合力与分力大小相等三角形，故合力与分力大小相等甲乙丙甲乙丙【特别提醒特别提醒】作图时，合力、分力要共作图时，合力、分力要共点，实线、虚线要分清，标度统一且适当点，实线、虚线要分清，标度统一且适当答案：答案：D解析：解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如下图甲所的合力的大小不一定大于小的分力，如下图甲所示；也不一定小于大的分力，如下图乙所示；合示；也不一定小于大的分力，如下图乙所示；合力的大小不随分力间夹角的增