《高一物理 2.5 力的合成 1（教科版必修1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高一物理 2.5 力的合成 1（教科版必修1）（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五节力的合成第五节力的合成课标课标定位：定位：应应用用：1.运运用用力力的的平平行行四四边边形形定定则则求求共共点点力力的的合合力力2分析生分析生产产和生活中的有关和生活中的有关问题问题理解：理解：1.力的平行四力的平行四边边形定形定则则2合力的大小和分力合力的大小和分力夹夹角的关系角的关系认认识识：1.合合力力、分分力力、力力的的合合成成以以及及共共点点力力的的概概念念2力的平行四力的平行四边边形定形定则则只适用于共点力只适用于共点力课前自主学案课前自主学案一、力的合成一、力的合成1合合力力与与分分力力：如如果果一一个个力力的的_与与几几个个力力共共同同作作用用的的_相相同同，这这个个力力
2、就就叫叫做做那那几几个个力力的的_，原原来来的的几几个个力力叫叫做做这这个个力力的的_2力力的的合合成成：求求几几个个力力的的_叫叫做做力力的的合合成成3共共点点力力：作作用用于于物物体体上上同同一一点点，或或者者力力的的作作用用线线相交于同一点的几个力称相交于同一点的几个力称为为共点力共点力作用效果作用效果效果效果合力合力分力分力合力合力二、二、实验实验：探究共点力合成的：探究共点力合成的规规律律1实验实验目的：探究合力与分力的关系目的：探究合力与分力的关系2实实验验原原理理：根根据据等等效效替替代代法法，将将橡橡皮皮条条的的一一端端固固定定，另另一一端端用用两两个个力力F1、F2拉拉，使使
3、其其伸伸长长一一定定长长度度，再再用用一一个个力力F作作用用于于橡橡皮皮条条的的同同一一点点，使使其其伸伸长长同同样样的的长长度度，那那么么F与与F1、F2的的作作用用效效果果相相同同；若若记记下下F1、F2的的大大小小和和方方向向，画画出出各各个个力力的的图图示示，就可以研究就可以研究F与与F1、F2的关系了的关系了3实实验验器器材材：白白纸纸、木木板板、橡橡皮皮筋筋、细细绳绳、刻刻度度尺、尺、弹弹簧簧测测力力计计、铅铅笔、滑笔、滑轮轮(若干若干)、图钉图钉(若干若干)4实验实验步步骤骤(1)在在水水平平放放置置的的图图板板上上固固定定一一张张白白纸纸，将将橡橡皮皮筋筋的的一一端端固固定定在
4、在图图板板上上的的K点点处处，橡橡皮皮筋筋的的自自然然长长度度为为KE，如，如图图251甲所示甲所示(2)让让橡橡皮皮筋筋在在互互为为120的的两两个个弹弹簧簧测测力力计计的的共共同同作作用用下下沿沿KE方方向向由由E点点伸伸长长至至O点点，此此时时弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数分分别别为为F1和和F2，做做出出F1和和F2的的图图示示，如如图图乙乙所所示示撤撤去去F1和和F2，用用一一个个弹弹簧簧测测力力计计直直接接拉拉着着橡橡皮皮筋筋沿沿KE伸伸长长到到O点点，此此时时弹弹簧簧测测力力计计的的示示数数为为F，如，如图图丙所示，在同一丙所示，在同一张纸张纸上作出上作出F的的图图示示(3)改
5、改变变F1和和F2的的大大小小和和方方向向，重重复复上上述述的的实实验验和和作作图图图图2515实实验验结结论论：用用表表示示共共点点力力F1和和F2的的线线段段为为邻邻边边作作平平行行四四边边形形，那那么么合合力力F的的大大小小和和方方向向就就可可以以用用这这两两个个邻邻边边之之间间的的对对角角线线表表示示这这就就是是力力的的平行四平行四边边形定形定则则三、互成直角的两个力的合成三、互成直角的两个力的合成1.互成直角的共点力的合成互成直角的共点力的合成图图2522求多个共点力合成的方法求多个共点力合成的方法先先把把任任意意两两个个力力合合成成，求求得得合合力力后后，再再把把这这个个合合力力与
6、与_合合成成，依依次次进进行行，最最终终求求得得全部共点力的合力全部共点力的合力第三个力第三个力思考感悟思考感悟两两个个人人共共提提一一桶桶水水，要要想想省省力力，两两个个人人拉拉力力间间的的夹夹角角应应大大些些还还是是小小些些，为为什什么么？请请用用橡橡皮皮筋筋做做个个简单实验简单实验来来验证验证你的你的结论结论提提示示：夹夹角角应应小小一一些些两两个个力力的的大大小小确确定定时时，合合力力随随这这两两个个力力之之间间夹夹角角的的减减小小而而增增大大反反之之，保保证证合合力力不不变变时时(在在这这个个问问题题中中，合合力力的的大大小小等等于于一一桶桶水水重重力力的的大大小小)，两两分分力力的
7、的大大小小会会随随两两个个力力间间夹夹角角的的减减小小而而减减小小，因因此此，夹夹角角小小一一些些，会会更更省省力力核心要点突破核心要点突破一、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)合力与几个分力间是相互替代关系，受力分析时，合力与几个分力间是相互替代关系，受力分析时，分力与合力不能同时作为物体所受的力分力与合力不能同时作为物体所受的力(2)只有同一物体同时受到的力才能合成只有同一物体同时受到的力才能合成2合力与分力间的大小关系合力与分力间的大小关系(1)两力同向时合力最大：两力同向时合力最大：FF1F2，方向与两力，方向与两力同向同向(2)两力方向相
8、反时，合力最小：两力方向相反时，合力最小：F|F1F2|，方向，方向与两力中较大的力同向与两力中较大的力同向(3)两力成某一角度两力成某一角度时，如图时，如图253所示，三角形所示，三角形AOC的每一条边对应一个力，由几何知识可知：两的每一条边对应一个力，由几何知识可知：两边之和大于第三边，两边之差小于第三边，即边之和大于第三边，两边之差小于第三边，即|F1F2|FF1F2.因此合力大小的范围是：因此合力大小的范围是：|F1F2|FF1F2.图图253(4)夹夹角角越大，合力就越小越大，合力就越小(5)合合力力可可以以大大于于等等于于两两分分力力中中的的任任何何一一个个力力，也也可可以小于等于
9、两分力中的任何一个力以小于等于两分力中的任何一个力特特别别提提醒醒：(1)若若三三个个共共点点力力F1、F2、F3的的合合力力为为F，设设F1F2F3.显显然然，当当三三个个力力方方向向相相同同时时，合合力力F最大，最大，FmaxF1F2F3.(2)若若三三个个力力中中任任何何一一个个力力在在另另外外两两个个力力的的合合力力的的变变化化范范围围内内，则则合合力力F最最小小值值为为零零，Fmin0；若若三三个个力力中中任任何何一一个个力力不不在在另另外外两两个个力力的的合合力力的的变变化化范范围围内内，则则当当较较小小的的两两个个力力F1与与F2方方向向相相同同且且与与F3方方向向相反相反时时，
10、合力，合力F最小，最小，Fmin|F3(F1F2)|.即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.关于几个力与其合力，下列关于几个力与其合力，下列说说法正确的是法正确的是()A合合力力的的作作用用效效果果跟跟原原来来那那几几个个力力共共同同作作用用产产生生的效果相同的效果相同B合力与原来那几个力同合力与原来那几个力同时时作用在物体上作用在物体上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求几个力的合力遵循平行四求几个力的合力遵循平行四边边形定形定则则解解析析：选选ACD.合合力力与与分分力力是是“等等效效替替代代”的的关关系系，即即合合力力的的作
11、作用用效效果果与与几几个个分分力力共共同同作作用用时时的的作作用用效效果果相相同同，合合力力的的作作用用效效果果可可以以替替代代这这几几个个分分力力的的作作用用效效果果，不不能能认认为为合合力力与与分分力力同同时时作作用用在在物物体体上上，所所以以A、C正正确确，B不不正正确确；求求合合力力应应遵循平行四遵循平行四边边形定形定则则，所以，所以D正确正确二、合力的求解方法二、合力的求解方法1作图法：要选取统一标度，严格作出力的图示以作图法：要选取统一标度，严格作出力的图示以及平行四边形，用统一标度去度量作出的平行四边形及平行四边形，用统一标度去度量作出的平行四边形的对角线，求出合力的大小，再量出
12、对角线与某一分的对角线，求出合力的大小，再量出对角线与某一分力的夹角，求出合力的方向力的夹角，求出合力的方向2计算法：设共点力计算法：设共点力F1、F2的夹角为的夹角为，作出力的合，作出力的合成示意图成示意图(如图如图254)，则，则F的大小等于的大小等于OC的长度的长度所对应的力的大小，所对应的力的大小，F的方向与的方向与F1成成角由图可看角由图可看出，出，OC是平行四边形是平行四边形OACB的一条对角线，的一条对角线，OC又是又是三角形三角形OAC的一条边可见，一旦作出了力的合成示的一条边可见，一旦作出了力的合成示意图，就将求解合力的物理问题转化成数学的几何问意图，就将求解合力的物理问题转
13、化成数学的几何问题了题了图图254图图255图图256特特别别提提醒醒：(1)作作图图时时，合合力力、分分力力要要共共点点，实线实线、虚、虚线线要分清，要分清，标标度要唯一且适当度要唯一且适当(2)作作图图法法和和计计算算法法均均为为矢矢量量运运算算的的通通用用方方法法例例例例1 1两两个个共共点点力力的的大大小小分分别别为为F115N，F29N，它，它们们的合力不可能等于的合力不可能等于()A9NB25NC6ND21N课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一合力与分力的关系合力与分力的关系【思路点思路点拨拨】解答本解答本题时应题时应注意以下三点：注意以下三点：(1)力的合成遵循平行四力的合成遵循
14、平行四边边形定形定则则(2)两分力两分力夹夹角越小，合力越大角越小，合力越大(3)合力的范合力的范围围|F1F2|FF1F2.【精精讲讲精精析析】两两个个力力合合成成时时，合合力力的的范范围围是是|F1F2|F合合F1F2，即即6NF合合24N，由由此可知，此可知，A、C、D可能，可能，B不可能不可能【答案答案】B变变式式训训练练1小小强强的的妈妈妈妈提提一一桶桶水水，向向上上提提起起的的力力为为150N，小小强强和和小小勇勇接接过过来来共共同同来来提提，关关于于小小强强和小勇的用力，下列和小勇的用力，下列说说法正确的是法正确的是()A他他俩俩必分必分别别只用只用75N的力的力B他他俩俩可分可
15、分别别用用100N的力的力C他他俩俩都可用小于都可用小于75N的力的力D他他俩俩的力不可能大于的力不可能大于75N解解析析：选选B.小小强强和和小小勇勇两两人人用用力力的的合合力力大大小小应应为为150N，则则两两个个分分力力不不可可能能都都小小于于75N，应应该该大大于于等于等于75N.例例例例2 2类型二类型二合力的合力的计计算算一个物体受到大小相等的两个拉力作用，一个物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是每个拉力都是100N，夹角为，夹角为90，求这两个力的合，求这两个力的合力力【思思路路点点拨拨】本本题题中中的的两两个个力力大大小小相相等等，夹夹角角为为90，所所以以可可以以用用
16、作作图图法法和和计计算算法法来来求求解解合合力力的的大小大小【精精讲讲精精析析】法法一一(作作图图法法)：取取5mm长长线线段段表表示示20N，作作出出平平行行四四边边形形如如图图257所所示示：量量得得对对角角线线长长为为35mm，则则合合力力F大大小小为为140N，方方向向沿沿F1、F2夹夹角的平分角的平分线线方向，与方向，与F1夹夹角角为为45.图图257图图258【答案答案】140N(或或141.4N)方向与方向与F1成成45【方方法法总总结结】(1)在在利利用用作作图图法法求求解解时时，一一定定要要注意各力均使用同一注意各力均使用同一标标度度(2)计计算算法法是是根根据据平平行行四四
17、边边形形定定则则作作出出示示意意图图，把把力力归归结结到到一一个个三三角角形形中中，然然后后利利用用解解三三角角形形的的方方法求出合力法求出合力(常用方法常用方法)变变式式训训练练2水水平平横横梁梁一一端端插插在在墙墙壁壁内内，另另一一端端装装小小滑滑轮轮B.一一轻轻绳绳的的一一端端C固固定定于于墙墙壁壁上上，另另一一端端跨跨过过滑滑轮轮后后悬悬挂挂一一质质量量m10kg的的重重物物，CBA30，如如图图259所所示示，则则滑滑轮轮受受到到绳绳子子的的作作用用力力为为(g取取10N/kg)()图图259一一物物体体受受到到同同一一平平面面内内的的三三个个共共点点力力作作用用，其其大大小小分分别
18、别为为：F130N，F240N，F350N，则则它它们们的合力的最大的合力的最大值值与最小与最小值值分分别别是多少？是多少？【思思路路点点拨拨】本本题题的的难难点点是是求求合合力力的的最最小小值值，首先要判断出合力的最小首先要判断出合力的最小值值是否是否为为0.例例例例3 3类型三类型三三个力的合成三个力的合成问题问题【自自主主解解答答】当当三三个个力力方方向向相相同同时时，其其合合力力最最大，最大大，最大值为值为：FmaxF1F2F3120N.三三个个力力中中，较较小小的的两两个个力力是是F1和和F2，其其二二者者的的合合力力范范围围F2F1F12F1F2即即10NF1270N，包括包括F3
19、50N，所以三个力合力的最小，所以三个力合力的最小值为值为零零【答案答案】120N0【方方法法总总结结】三三个个力力合合成成时时，当当它它们们的的方方向向相相同同时时，合合力力最最大大，若若三三个个力力中中较较小小的的两两个个力力的的和和大大于于等等于于第第三三个个力力，其其差差小小于于第第三三个个力力，则则三三个个力力的的合合力力的的最最小小值值为为零零，若若两两个个较较小小力力的的和和小小于于第第三三个个力力，则则三三个个力力的的合合力力的的最最小小值值等等于于第第三三个个力力减减去去两两个个较较小小力力的的和和，方方向向与与第第三三个个力力的的方方向向相同相同变变式式训训练练3物物体体同
20、同时时受受到到同同一一平平面面内内三三个个共共点点力力的作用，下列几的作用，下列几组组力的合力不可能力的合力不可能为为零的是零的是()A5N,7N,8NB5N,2N,3NC1N,5N,10ND10N,10N,10N解解析析：选选C.三三力力合合成成时时，若若两两个个力力的的合合力力可可与与第第三三力力大大小小相相等等、方方向向相相反反，就就可可以以使使这这三三个个力力的的合合力力为为零零，只只要要第第三三力力在在其其他他两两个个力力合合力力范范围围内内，其其合合力力 就就 可可 能能 为为 零零 ， 即即 第第 三三 力力 F3要要 满满 足足 ： |F1F2|F3F1F2.A中中前前两两力力合合力力范范围围为为2NF合合12N，第第三三力力在在其其范范围围内内；B中中，3NF合合7N，第第三三力力在在其其合合力力范范围围内内；C中中，4NF合合6N，第第三三力力不不在在其其合合力力范范围围内内；D中中，0NF合合20N，第第三三力力在在其其合合力力范范围围内内；故故只只有有C项项中中，第第三三力力不不在在前前两两力力合合力力范范围围内内，C项项中中的三力合力不可能的三力合力不可能为为零零同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
