三章第四節(jié)《 力的合成》課件（含詳細(xì)解答）新人教版選修1

1、4．力的合成,兩人同拉一輛車如下圖所示，每人都用100牛的力拉，車受到的拉力一定是200牛嗎？,1．在大多數(shù)實(shí)際問(wèn)題里，物體不只受到一個(gè)力，而是同時(shí)受到幾個(gè)力．一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用的時(shí)候，我們常常可以求出這樣一個(gè)力，這個(gè)力產(chǎn)生的效果跟 作用產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的．求幾個(gè)力的合力叫做．,原來(lái)幾個(gè)力共同作用,合力,力的合成,2．上圖甲表示橡皮條GE在兩個(gè)力的共同作用下，沿著直線GC伸長(zhǎng)了這樣的長(zhǎng)度．圖

2、乙表示撤去F1和F2，用 F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長(zhǎng) 長(zhǎng)度．力F對(duì)橡皮條產(chǎn)生的效果跟 共同產(chǎn)生的效果，所以力F F1和F2的合力．合力F跟力F1和F2有什么關(guān)系呢？在力F1和F2的方向上各作線段 ，根據(jù)選定的標(biāo)度，使它們的長(zhǎng)度分別表示力 的大小(圖丙)．以O(shè)A和OB為鄰邊作 .量出

3、這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度，可以看出，根據(jù)同樣的標(biāo)度，合力F的大小和方向可以用表示出來(lái)．,EO,一個(gè)力,F1和F2,OA和OB,F1和F2,平行四邊形OACB,OC,對(duì)角線OC,相同的,相同,等于,力,3．幾個(gè)力如果都作用在，或者它們的作用線，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力．4．力的合成的平行四邊形定則，只適用于．,物體的同一點(diǎn),相交于同一點(diǎn),共點(diǎn)力,(1)合力與分力：①如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同

4、，這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就是這個(gè)力的分力．②合力與分力之間的關(guān)系是一種等效代替的關(guān)系．一個(gè)力的作用效果可以與多個(gè)力的作用效果相同，即一個(gè)力可以由幾個(gè)力來(lái)代替，反過(guò)來(lái)，多個(gè)力也可以由一個(gè)力來(lái)代替．③合力是幾個(gè)分力的共同效果，并不是單獨(dú)存在的力．因此受力分析中不能同時(shí)出現(xiàn)．,(2)力的合成：求幾個(gè)力的合力叫力的合成①力的合成是惟一的．②只有同一物體所受的力方能合成．③不同性質(zhì)的力也可以合成，因?yàn)楹狭εc分力是作用效果

5、上的一種等效代替.,(1)實(shí)驗(yàn)步驟①用圖釘把白紙固定在水平桌面上的方木板上．②用圖釘把橡皮條的一端固定在板上的A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套．③通過(guò)細(xì)繩用兩個(gè)彈簧秤互成角度拉橡皮條，橡皮條伸長(zhǎng)，使結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到O點(diǎn)(如下圖所示)．,④用鉛筆記下O點(diǎn)的位置，畫下兩條細(xì)繩的方向，并記下兩個(gè)測(cè)力計(jì)的讀數(shù)．⑤在紙上按比例作出兩個(gè)力F1、F2的圖示，用平行四邊形定則求出合力F.⑥只用一個(gè)測(cè)力計(jì)，通過(guò)細(xì)繩把橡皮條上的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，

6、記下測(cè)力計(jì)的讀數(shù)和細(xì)繩的方向，按同樣的比例作出這個(gè)力F′的圖示，比較F′與用平行四邊形定則求得的合力F，比較合力大小是否相等，方向是否相同．,⑦改變F1和F2的夾角和大小，再做兩次．結(jié)論：F和對(duì)角線F′在誤差范圍內(nèi)重合，說(shuō)明兩個(gè)力合成時(shí)，用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，則平行四邊形的對(duì)角線所代表的力與合力的大小和方向是相同的．(2)操作技巧及注意事項(xiàng)a．正確使用彈簧測(cè)力計(jì)①?gòu)椈蓽y(cè)力計(jì)的選取方法：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤

7、水平對(duì)拉，若兩只彈簧測(cè)力計(jì)在對(duì)拉過(guò)程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不同，應(yīng)另?yè)Q，直至相同為止．②彈簧測(cè)力計(jì)不能在超出它的測(cè)量范圍的情況下使用．,③使用前要檢查指針是否在零刻度線上，否則應(yīng)校正零位．④被測(cè)力的方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)時(shí)彈簧不可與外殼相碰或摩擦．⑤讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度．b．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)①不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可拴一短細(xì)繩連兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，以便準(zhǔn)確地記錄結(jié)點(diǎn)O的位置．②互

8、成角度兩個(gè)力的合力的變化，看橡皮條結(jié)點(diǎn)O的位置變化，而在每次實(shí)驗(yàn)中橡皮條結(jié)點(diǎn)的位置一定不能改變．,③經(jīng)驗(yàn)得知兩個(gè)分力F1、F2間夾角θ越大，用平行四邊形作圖得出的合力F的誤差也越大，所以實(shí)驗(yàn)中不要把θ角取得太大，一般以不大于90°為最佳．橡皮條、細(xì)繩、測(cè)力計(jì)應(yīng)在同一平面內(nèi)，測(cè)力計(jì)的掛鉤應(yīng)避免與紙面摩擦．④拉橡皮條的細(xì)線要長(zhǎng)些，標(biāo)記每條細(xì)線方向的方法是使視線通過(guò)細(xì)線垂直于紙面，在細(xì)線下面的紙上用鉛筆點(diǎn)出兩個(gè)定點(diǎn)的位置，并使這兩

9、個(gè)點(diǎn)的距離要盡量遠(yuǎn)些．⑤作圖要用尖鉛筆，圖的比例要盡量大些，要用嚴(yán)格的幾何方法作出平行四邊形，圖旁要畫出表示力的比例線段，且注明每個(gè)力的大小和方向．,每次實(shí)驗(yàn)都必須保證結(jié)點(diǎn)的位置保持不變，這體現(xiàn)了怎樣的物理思想方法？若兩次橡皮條的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同，能否驗(yàn)證平行四邊形定則？答案：每次實(shí)驗(yàn)保證結(jié)點(diǎn)位置保持不變，是為了使合力的作用效果與兩個(gè)分力共同作用的效果相同，這是物理學(xué)中等效替換的思想方法．由于力不僅有大小，還具有方向，所以

10、兩次橡皮條的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度相同但結(jié)點(diǎn)位置不同，說(shuō)明兩次效果不同，不滿足合力與分力的關(guān)系，不能驗(yàn)證平行四邊形定則.,(1)兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向(如下圖所示)．這個(gè)法則叫做平行四邊形定則．,(2)由平行四邊形可知，F(xiàn)1、F2的夾角變化時(shí)，F(xiàn)的大小和方向變化．a(chǎn)．兩分力同向時(shí)，合力最大，F(xiàn)＝F1＋F2.b．兩分力反向時(shí)，合力最小，F(xiàn)＝|F1－F2|，其方向與較大的一個(gè)

11、分力方向相同．c．合力的取值范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.d．夾角θ越大，合力就越小．e．合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力．,如圖，一個(gè)大人單獨(dú)提起一桶水和兩個(gè)小孩共同提起同一桶水，則下列說(shuō)法正確的是(　　),A．大人的拉力可以看作兩個(gè)小孩拉力的合力B．大人拉力一定等于兩個(gè)小孩拉力大小之和C．兩個(gè)小孩兩手臂夾角θ越大，則拉力越小D．兩個(gè)小孩兩手臂夾角θ越大，則拉力越大答案：AD,(1)共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作

12、用在物體的同一點(diǎn)，或它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力就叫做共點(diǎn)力．如下圖所示的兩種情況三個(gè)力都是共點(diǎn)力．(2)力的作用線：沿力的方向所做的直線就是力的作用線.,(1)作圖法：①?gòu)牧Φ淖饔命c(diǎn)起，依兩個(gè)力的方向按同一標(biāo)度作出兩個(gè)力F1和F2的圖示，并構(gòu)成平行四邊形，這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線的長(zhǎng)度按同樣的比例表示了合力F的大小，對(duì)角線的方向就是合力的方向，通?？捎昧拷瞧髦苯恿砍龊狭與某個(gè)力的夾角．②作圖法簡(jiǎn)單、直觀，但不夠精確

13、．(2)計(jì)算法：先作出力的合成的示意圖，然后運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，如解直角三角形、正、余弦定理等，進(jìn)行計(jì)算．,特別提醒：(1)作圖時(shí)，合力、分力要共點(diǎn)，實(shí)線、虛線要分清，標(biāo)度要惟一且適當(dāng)．(2)作圖法和計(jì)算法均為矢量運(yùn)算的通用方法．,關(guān)于合力與其兩個(gè)分力的關(guān)系，正確的是(　　)A．合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力B．合力的大小隨兩分力夾角的增大而增大C．合力的大小一定大于任意一個(gè)分力D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小

14、于小的分力解析：根據(jù)平行四邊形定則可知：兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的大小不一定大于小的分力，如下圖甲，也不一定小于大的分力，如下圖乙；合力的大小也不隨夾角的增大而增大如下圖丙；并且也不一定大于任意一個(gè)分力．,答案：D點(diǎn)評(píng)：分力與合力是一種等效替代的關(guān)系，合力的大小一般不等于兩個(gè)分力的大小之和，合力的大小可能大于每個(gè)分力的大小，也可能小于每一個(gè)分力的大小，還可以與某一個(gè)分力大小相等，這些都可以用畫平行四邊形來(lái)驗(yàn)證，故平行四邊形定則是我們認(rèn)識(shí)分力

15、與合力大小關(guān)系的根本工具．,兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，使其中一個(gè)力增大，則 (　　)A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不變C．合力F可能增大，也可能減小D．當(dāng)0°<θ<90°時(shí)，合力F一定減小答案：BC,解析：設(shè)兩共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角θ為鈍角，由右圖所示的平行四邊形可知，當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2

16、、Fa3時(shí)，其合力由原來(lái)的F1變?yōu)镕2、F3、F4，它們可能小于F1、可能等于F1，也可能大于F1，所以A項(xiàng)錯(cuò)，B、C兩項(xiàng)正確．同理知，當(dāng)0°<θ<90°時(shí)，則隨著其中的一個(gè)力增大，合力一定也增大，D項(xiàng)錯(cuò).,在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上(如下圖所示)．如果鋼絲繩與地面的夾角∠A＝∠B＝60°，每條鋼絲繩的拉力都是300 N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力．,解析：由圖可知，兩根鋼絲

17、繩的拉力F1、F2之間的夾角為60°，可根據(jù)平行四邊形定則用作圖法和解三角形法求出電線桿受到的合力．,方法一　作圖法．自O(shè)點(diǎn)引兩條有向線段OC和OD，夾角為60°.設(shè)定每單位長(zhǎng)度表示100 N，則OC和OD的長(zhǎng)度都是3個(gè)單位長(zhǎng)度，作出平行四邊形OCED，其對(duì)角線OE就表示兩個(gè)拉力F1、F2的合力F，量得OE長(zhǎng)為5.2個(gè)單位長(zhǎng)度，所以合力F＝100×5.2 N＝520 N．用量角器量得∠COE＝∠DOE＝30

18、°，所以合力方向豎直向下．,答案：519.6 N或520 N點(diǎn)評(píng)：用作圖法求合力時(shí)，應(yīng)注意同一題中必須統(tǒng)一標(biāo)度，且要嚴(yán)格按照尺規(guī)作圖去做．,(遼寧沈陽(yáng)二中09－10學(xué)年高一上學(xué)期期中)如圖所示，AB為半圓的一條直徑，O為圓心，P點(diǎn)為圓周上的一點(diǎn)，在P點(diǎn)作用了三個(gè)共點(diǎn)力F1、F2、F3，則它們的合力為F2的________倍．答案：3,某同學(xué)在做“互成角度的兩個(gè)力的合成”實(shí)驗(yàn)時(shí)，利用坐標(biāo)紙記下了橡皮筋的結(jié)點(diǎn)位置O點(diǎn)

19、以及兩只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小，如圖所示．(1)試在圖中作出無(wú)實(shí)驗(yàn)誤差情況下F1和F2的合力圖示，并用F表示此力．,(2)有關(guān)此實(shí)驗(yàn)，下列敘述正確的是________．A．兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力可以同時(shí)比橡皮筋的拉力大B．橡皮筋的拉力是合力，兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力是分力C．兩次拉橡皮筋時(shí)，需將橡皮筋結(jié)點(diǎn)拉到同一位置O.這樣做的目的是保證兩次彈簧測(cè)力計(jì)拉力的效果相同D．若只增大某一只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力大小而要保證橡皮筋結(jié)點(diǎn)位置不變，

20、只需調(diào)整另一只彈簧測(cè)力計(jì)拉力的大小即可,解析：(1)用平行四邊形定則作圖，即以F1、F2為兩鄰邊作平行四邊形，對(duì)角線就表示合力F.(標(biāo)上箭頭表明方向)如下圖,(2)兩分力可以同時(shí)大于合力，故A正確；結(jié)點(diǎn)受三個(gè)力作用處于平衡狀態(tài)，其中兩彈簧測(cè)力計(jì)的拉力的合力與第三個(gè)力——橡皮筋的拉力等大反向，是一對(duì)平衡力，而橡皮筋的拉力不是合力，故B錯(cuò)；只有保證結(jié)點(diǎn)在同一位置才能說(shuō)明作用效果相同，故C對(duì)；若兩個(gè)分力的大小都改變而方向都不變，則合力必改變，

21、結(jié)點(diǎn)的位置必改變，故D錯(cuò)．,(南京市08－09學(xué)年高一上學(xué)期期末)如圖為“探究求合力的方法”實(shí)驗(yàn)示意圖，在水平放置的木板上墊一張白紙，把橡皮條的一端固定在木板上的P點(diǎn)，另一端拴兩根細(xì)線，通過(guò)細(xì)線同時(shí)用兩個(gè)彈簧秤互成角度地拉橡皮條，使結(jié)點(diǎn)達(dá)到某一位置O點(diǎn)，此時(shí)細(xì)線Ob與橡皮條PO垂直．現(xiàn)使b彈簧秤從圖示位置開始緩慢地沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°的過(guò)程中，并保持O點(diǎn)的位置和a彈簧秤的拉伸方向不變，則在此過(guò)程中，關(guān)于a、b兩彈簧秤示數(shù)的變化情

22、況正確的是(　　),A．a(chǎn)示數(shù)增大，b示數(shù)先增大后減小B．a(chǎn)示數(shù)減小，b示數(shù)先減小后增大C．a(chǎn)示數(shù)增大，b示數(shù)增大D．a(chǎn)示數(shù)減小，b示數(shù)減小答案：B,在日常生活中有時(shí)會(huì)碰到這種情況，當(dāng)載重卡車陷于泥坑中時(shí)，汽車駕駛員按圖所示的方法，用鋼索把載重卡車和大樹拴緊，在鋼索的中央用較小的垂直于鋼索的側(cè)向力就可以將載重卡車?yán)瞿嗫樱隳芊裼脤W(xué)過(guò)的知識(shí)對(duì)這一方法作出解釋？,解析：設(shè)側(cè)向力F作用于鋼索的O點(diǎn)，則O點(diǎn)將沿力的方向發(fā)生

23、很小的移動(dòng)，因此AOB不在一直線上，成一個(gè)非常接近180°的角度，而且鋼索也被拉緊，這樣鋼索在B端對(duì)卡車有一個(gè)沿BO方向的拉力FB，由于AOB是同一根鋼索，故鋼索相當(dāng)于樹和車給O點(diǎn)兩個(gè)作用力FOA、FOB，且FOA＝FOB，F(xiàn)OA、FOB的合力等于F，由于∠AOB接近于180°，即使F較小，F(xiàn)OB也可以非常大，故能將卡車?yán)瞿嗫樱?點(diǎn)評(píng)：要善于將物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中去，學(xué)以致用，來(lái)解決一些實(shí)際問(wèn)題，本題也可以用力的分

24、解知識(shí)解答．本題的創(chuàng)新之處在于解法的新穎和設(shè)問(wèn)的新穎兩個(gè)方面．,如圖，泰山索道包括泰山中天門索道、后石塢索道、桃花源索道，三條索道以岱頂為中心，構(gòu)成了連接中天門景區(qū)、后石塢景區(qū)和桃花峪景區(qū)的泰山空中交通網(wǎng)，對(duì)于空中索道來(lái)說(shuō)是盡量繃直好呢？還是讓它稍松馳一些？如果你是工程技術(shù)人員，應(yīng)怎樣處理？答案：索道應(yīng)稍松弛一些,解析：根據(jù)合力與分力的關(guān)系知：當(dāng)合力一定時(shí)若兩分力夾角越大，則分力越大，如果索道夾角接近180°，則分