2018版高中物理 第5章 力與平衡 第1節(jié) 力的合成課件 魯科版必修1.ppt

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1、第5章力與平衡,第1節(jié)力的合成,教師備課參考,|核心素養(yǎng)養(yǎng)成目標(biāo)|,物理觀念 1.知道合力、分力、共點(diǎn)力的概念,理解合力與分力的關(guān)系. 2.理解力的平行四邊形定則是矢量運(yùn)算的普遍規(guī)則. 3.能用力的合成知識(shí)分析日常生活中的問題. 科學(xué)思維與科學(xué)探究 1.體會(huì)等效替代的物理思想在探究自然規(guī)律中的作用,讓學(xué)生將生活實(shí)際與物理概念相聯(lián)系,通過具體事例引出力的合成、合力與分力的概念. 2.通過實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法力的平行四邊形定則的學(xué)習(xí),讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)體會(huì)矢量合成的特點(diǎn). 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 1.通過力的合成的學(xué)習(xí),體會(huì)物理規(guī)律與生活的聯(lián)系. 2.滲透等效替代的物理思想.,|教學(xué)重難點(diǎn)|,教學(xué)重點(diǎn) 1.掌

2、握合力與分力的關(guān)系. 2.會(huì)用作圖法和計(jì)算法,求共點(diǎn)力的合力. 教學(xué)難點(diǎn) 1.合力大小與兩共點(diǎn)力間夾角的關(guān)系. 2.用直角三角形知識(shí)分析共點(diǎn)力的合成.,感悟解題規(guī)律,探尋基本知識(shí),測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果,探尋基本知識(shí)樹立物理觀念,知識(shí)點(diǎn)一,共點(diǎn)力的合成,【情境導(dǎo)學(xué)】 如圖所示,一個(gè)成年人提起一桶水,使水桶保持靜止,用力為F;兩個(gè)孩子共同提起同樣的一桶水并使之保持靜止,用力分別為F1和F2. 問題:(1)成年人用的力與兩個(gè)孩子的力作用效果是否相同?二者能否等效替代? (2)F與F1,F2是什么關(guān)系?,答案:(1)作用效果相同;能等效替代. (2)F是F1和F2的合力,F1和F2是F的兩個(gè)分力.,【知識(shí)梳理

3、】 1.共點(diǎn)力:幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上的 或者它們的作用線相交于 ,這幾個(gè)力叫共點(diǎn)力. 2.合力:幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的 可以用一個(gè)力代替,把這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的 . 3.力的合成:求幾個(gè)力的 叫做力的合成. 【思考判斷】 1.作用在同一物體上的幾個(gè)力一定是共點(diǎn)力.( ) 2.兩個(gè)共點(diǎn)力共同作用的效果與其合力作用的效果相同.( ) 3.合力與分力是同時(shí)作用在物體上的力.( ),同一點(diǎn),同一點(diǎn),效果,合力,合力,,,,知識(shí)點(diǎn)二,共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則,【情境導(dǎo)學(xué)】 如圖所示,在做引體向上運(yùn)動(dòng)時(shí). 問題:(1)雙臂平行時(shí)省力還是雙臂張開較大角度時(shí)省力? (2)可以用哪種方法表

4、示雙臂合力的大小?,答案:(1)雙臂平行時(shí)省力,根據(jù)平行四邊形定則可知,合力一定時(shí)(等于人的重力),兩臂分力的大小隨雙臂間夾角的增大而增大,當(dāng)雙臂平行時(shí),夾角最小,兩臂用力最小. (2)作圖法或計(jì)算法.,【知識(shí)梳理】 1.平行四邊形定則:以表示原來兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的線段為 作平行四邊形,那么其合力F的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的 表示. 2.兩個(gè)以上的力的合成方法:如果有三個(gè)或更多的外力同時(shí)作用在一個(gè)物體上,用平行四邊形定則先求出其中兩個(gè)力的 ,再求出這個(gè) 與第三個(gè)力的合力,直到把所有外力都合成為止,最后得到的結(jié)果就是這些力的 . 【思考判斷】 1.力的平行四邊形定則中,對(duì)

5、角線表示合力.( ) 2.由作出的力的平行四邊形定則可知,合力可能小于分力.( ) 3.多個(gè)共點(diǎn)力求合力時(shí)平行四邊形定則也適用.( ),鄰邊,對(duì)角線,合力,合力,總合力,,,,要點(diǎn)一,感悟解題規(guī)律培養(yǎng)科學(xué)思維,合力與分力的關(guān)系,1.合力與分力的關(guān)系 (1)等效性:合力的作用效果與分力的共同作用效果相同,它們?cè)谛Ч峡梢韵嗷ヌ娲? (2)同體性:各個(gè)分力是作用在同一物體上的.分力與合力指同一物體,作用在不同物體上的力不能求合力. (3)瞬時(shí)性:各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,某個(gè)分力變化了,合力也同時(shí)發(fā)生變化.,2.合力與分力的大小關(guān)系 (1)兩力同向:合力最大:F=F1+F2,方向與兩力同向.

6、 (2)兩力反向:合力最小:F=|F1-F2|,方向與其中較大的力同向. (3)兩力夾角為:如圖,合力隨的增大而減小,合力大小的范圍是:|F1-F2|FF1+F2. 特別提示 在力的合成中分力是實(shí)際存在的,每一個(gè)分力都有對(duì)應(yīng)的施力物體,而合力沒有與之對(duì)應(yīng)的施力物體.,【典例1】 大小不變的兩個(gè)共點(diǎn)力F1與F2,其合力為F,則以下說法錯(cuò)誤的是( ) A.合力F一定大于任一分力 B.合力大小既可等于F1,也可等于F2 C.合力有可能大于任何一個(gè)分力 D.合力F的大小隨F1,F2之間夾角的增大而減小,,解析:本題中雖然兩個(gè)分力大小一定,但其夾角未知,我們可以取一些特殊值分析.當(dāng)=0時(shí),合力最大Fma

7、x=F1+F2,當(dāng)F1,F2夾角為180時(shí),合力最小Fmin=|F1-F2|,因此合力F大小變化范圍為|F1-F2|FF1+F2.若取F1=2 N, F2=3 N,則1 NF5 N,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;由合力變化范圍可知選項(xiàng)B正確;對(duì)選項(xiàng)D,當(dāng)F1與F2之間夾角為零時(shí),合力最大,當(dāng)F1與F2之間夾角為180時(shí),合力最小,合力隨著F1與F2之間夾角的增大而減小,故選項(xiàng)D正確.,A,規(guī)律方法 合力與分力的關(guān)系 合力F有可能大于任一分力,也有可能小于任一分力,還有可能等于某一分力的大小,它的大小取決于兩個(gè)分力間的夾角,這如同三角形三邊的長短關(guān)系.由平行四邊形定則可知,分力F1和F2及合力F的矢量圖

8、必構(gòu)成一個(gè)閉合的三角形,三角形的三個(gè)邊長表示力的大小,合力既可能對(duì)應(yīng)三角形的長邊,也可能對(duì)應(yīng)三角形的短邊.,(教師備用) 例1-1:(多選)將兩個(gè)大小不變的力F1,F2合成為F,則可以肯定( ) A.F和F1,F2都是物體同時(shí)受到的力 B.F單獨(dú)作用與F1和F2共同作用的效果相同 C.F一定等于F1+F2 D.F的大小可能小于F1,F2中的最小者,,,解析:合力代替兩個(gè)力、產(chǎn)生效果相同,只“代替”而不“共存”,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;在平行四邊形中,根據(jù)兩鄰邊長短的不同及其夾角的不同,對(duì)角線長度可能大于兩鄰邊、小于兩鄰邊、等于其中一個(gè)鄰邊、或比一個(gè)鄰邊大比另一個(gè)鄰邊小,所以合力大于分力、小于分力、

9、等于分力都是可能的,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.,BD,針對(duì)訓(xùn)練1-1 (2017山東省壽光現(xiàn)代中學(xué)高一月考)(多選)關(guān)于合力與分力下列說法中正確的是( ) A.合力的大小一定大于每一個(gè)分力的大小 B.合力的大小至少大于其中一個(gè)分力的大小 C.合力的大小可能比每一個(gè)分力都大也有可能比每個(gè)分力都小 D.合力的大小可能與兩個(gè)分力的大小相同,,解析:當(dāng)兩個(gè)力方向相同時(shí),合力等于兩分力之和,合力才大于每一個(gè)分力,故A錯(cuò)誤;當(dāng)二力反向時(shí),合力等于二力大小之差,合力有可能小于分力,故B錯(cuò)誤;如果兩個(gè)分力大小相等、方向夾角為120時(shí),兩個(gè)力的合力大小與兩個(gè)分力的大小都相等,故D正確;隨兩分力夾角的不同,合力的大小

10、也不同,合力可能大于分力,也可能小于分力,故C正確.,CD,要點(diǎn)二,二力合成的求解方法,1.作圖法 操作流程如下:,選標(biāo)度,作F1,F2 的圖示,作平行 四邊形,(2)夾角為的兩個(gè)等大的力的合成:如圖(乙)所示.,(3)夾角為120的兩個(gè)等大的力的合成:如圖(丙)所示,合力F=2Fcos= F.,【典例2】 如圖所示,兩個(gè)人共同用力將一個(gè)牌匾拉上墻頭.其中一人用了450 N的拉力,另一個(gè)人用了600 N的拉力,如果這兩個(gè)人所用拉力的夾角是90,求它們的合力.,,思路探究 (1)利用作圖法求解時(shí),基本的操作流程是什么? 答案:選標(biāo)度 作平行四邊形 測(cè)長度. (2)求合力時(shí),只計(jì)算出合力的大小嗎

11、? 答案:力是矢量,必須明確力的方向.,,解析:法一作圖法 用圖示中的線段表示150 N的力.用一個(gè)點(diǎn)O代表牌匾, 依題意作出力的平行四邊形,如圖所示.用刻度尺量出平行四邊形的對(duì)角線長為圖示線段的5倍,故合力大小為F=1505 N=750 N,用量角器量出合力F與F1的夾角=53.,答案:750 N與較小拉力的夾角為53向上,規(guī)律方法 兩種求解方法的特點(diǎn) 用作圖法求合力,雖然簡單快捷,但準(zhǔn)確度不高;用計(jì)算法求合力,由于受到數(shù)學(xué)知識(shí)的限制,目前只能在直角三角形中進(jìn)行計(jì)算,遇到非直角三角形時(shí),要用正弦定理等進(jìn)行計(jì)算.,(教師備用) 例2-1:(2017福建上杭高一聯(lián)考)如圖所示,一物體受到1 N,

12、2 N,3 N,4 N四個(gè)力作用正沿著3 N力的方向做勻速直線運(yùn)動(dòng),現(xiàn)保持1 N,3 N,4 N三個(gè)力的方向和大小不變,而將2 N的力繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)300,此時(shí)作用在物體上的合力大小為( ) A.1 N B.2 N C.3 N D.4 N,,,解析:四力的合力為零,則可知1 N,3 N,4 N三個(gè)力的合力為2 N;與2 N的力大小相等方向相反;則2N的力繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)300,其他三力的合力不變,那么現(xiàn)在變?yōu)? N的兩個(gè)力,其夾角成120,因此這兩個(gè)力的合力大小為2 N,故B正確.,B,針對(duì)訓(xùn)練2-1 物體受到兩個(gè)力F1和F2作用,F1=30 N,方向水平向左;F2 =40 N,方向豎直向下.求這兩個(gè)力

13、的合力F.,,解析:法一作圖法 取單位長度為10 N的力,則分別取3個(gè)單位長度、4個(gè)單位長度自O(shè)點(diǎn)引兩條有向線段OF1和OF2,以O(shè)F1和OF2為兩個(gè)鄰邊,作平行四邊形如圖所示,則對(duì)角線OF就是所要求的合力F.量出對(duì)角線的長度為5個(gè)單位長度.則合力的大小F=510 N=50 N,用量角器量出合力 F與分力F1的夾角為53.,,答案:50 N方向與分力F1的夾角為53向下,要點(diǎn)三,共點(diǎn)力合成的范圍問題,特別提示 兩個(gè)共點(diǎn)力F1,F2合成時(shí),若這兩個(gè)力的大小不變,當(dāng)兩個(gè)力的夾角在0180之間逐漸變大時(shí),其合力F逐漸減小.,,【典例3】 (2016成都高一檢測(cè))(多選)下面作用于質(zhì)點(diǎn)的各組共點(diǎn)力中,

14、其合力可能為零的是( ) A.3 N,4 N,8 N B.3 N,5 N,1 N C.4 N,7 N,8 N D.7 N,9 N,16 N,CD,思路探究 三力合力為零,則三個(gè)力大小有什么特點(diǎn)? 答案:三力合成時(shí)要使合力為零,應(yīng)使任意兩力之和大于第三力,任意兩力之差小于第三力.,,解析:3 N和4 N的力的合力取值范圍是1 NF7 N,故不可能與8 N的力合成為零,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;3 N和5 N的力合成時(shí)最小值為2 N,故不可能與 1 N的力合成為零,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;4 N和7 N的力的合力取值范圍是3 N F 11 N,當(dāng)兩力的合力為8 N時(shí),方向與第三個(gè)力方向相反時(shí),它們?nèi)齻€(gè)力的合力可能為零,

15、故選項(xiàng)C正確;當(dāng)7 N和9 N的力同向且與16 N的力反向時(shí),合力為零,故選項(xiàng)D正確.,規(guī)律方法 三個(gè)共點(diǎn)力合成問題 對(duì)于F1,F2,F3三個(gè)共面的力的合成時(shí),要注意,若F3的大小介于F1,F2的和與差之間,也可以說成是任意兩個(gè)力的大小之和大于第三個(gè)力大小或任意兩個(gè)力的大小之差小于第三個(gè)力大小,即三個(gè)力的大小具有的特點(diǎn)和三角形三邊具有的特點(diǎn)類似.,(教師備用) 例3-1:(2017廣西桂林市桂林高一段考)兩個(gè)力的合力F為50 N,其中一個(gè)力F1為30 N,那么另一個(gè)力F2的大小可能是( ) A.10 NB.15 N C.80 ND.85 N,,,解析:有兩個(gè)共點(diǎn)力的合力大小為50 N,若其中一

16、個(gè)分力大小為30 N,另一個(gè)分力的大小應(yīng)在20 NF80 N范圍,所以可能為C,A,B,D不可能.,C,,針對(duì)訓(xùn)練3-1 (多選)如圖所示是兩個(gè)共點(diǎn)力的夾角與它們的合力F之間的關(guān)系圖象,由圖可知( ) A.兩個(gè)分力的大小分別是1 N和4 N B.兩個(gè)分力的大小分別是2 N和3 N C.當(dāng)=90時(shí),F的大小為3 N D.當(dāng)=90時(shí),F的大小約為3.6 N,解析:設(shè)兩個(gè)分力分別為F1,F2,且F1F2.當(dāng)=0時(shí),F1+F2=5 N,當(dāng)= 180時(shí),F1-F2=1 N,聯(lián)立解得F1=3 N,F2=2 N,選項(xiàng)B正確;當(dāng)=90時(shí),F= N3.6 N,選項(xiàng)D正確.,BD,測(cè)評(píng)學(xué)習(xí)效果演練當(dāng)堂技法,1

17、.下列關(guān)于分力與合力的說法,正確的是( ) A.兩個(gè)力的合力,可能小于任一個(gè)分力 B.5 N,2 N,6 N三個(gè)共點(diǎn)力最大合力為13 N,最小合力為1 N C.將兩個(gè)已知力進(jìn)行合成,若已知兩個(gè)分力的大小,則只有唯一解 D.合力的大小總是大于分力的大小,,A,解析:力的合成遵守平行四邊形定則,兩個(gè)力的合力可以比分力大,也可以比分力小,也可以等于分力,故A正確,D錯(cuò)誤;5 N,2 N,6 N三個(gè)共點(diǎn)力的最大合力為13 N,而6 N在5 N與2 N合力范圍內(nèi),則最小合力為0 N,故B錯(cuò)誤;根據(jù)平行四邊形定則,若已知兩個(gè)分力的大小,可能有一解,可能有兩解,也可能多解,故C錯(cuò)誤.,,2.(2016天津?qū)?/p>

18、坻六校聯(lián)考)作用在同一物體上的三個(gè)共點(diǎn)力,大小分別為4 N,3 N和8 N,其合力最小值為( ) A.1 N B.3 N C.13 N D.0,A,解析:當(dāng)三個(gè)力作用在一個(gè)物體上,不在一條直線,并且夾角可以改變,8 N不在4 N與3 N合力的最大值與最小值之間,所以物體三個(gè)力的合力不為零,即它們合力的最小值為1 N,故選項(xiàng)A正確,B,C,D錯(cuò)誤.,3.如圖所示,在同一平面內(nèi),大小分別為1 N,2 N,3 N,4 N,5 N,6 N的六個(gè)力共同作用于一點(diǎn),其方向互成60的角,則其合力大小為( ) A.0 B.1 N C.2 N D.3 N,A,,解析:5 N和2 N,4 N和1 N,6 N和3

19、 N的合力都為3 N,且三個(gè)合力互成120,根據(jù)平行四邊形定則知,最終合力為零,故選項(xiàng)A正確,B,C,D錯(cuò)誤.,,4.已知兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力作用在同一物體上,當(dāng)它們之間的夾角為120時(shí),其合力大小為12 N.若其他條件不變,只改變這兩個(gè)力之間的夾角,那么當(dāng)這兩個(gè)力之間的夾角為90時(shí),其合力大小應(yīng)為( ) A.6 N B.12 N C.12 N D.6 N,B,解析:由題意,設(shè)兩個(gè)相等的共點(diǎn)力大小為F,當(dāng)它們之間的夾角為120時(shí),合力如圖,由等邊三角形的知識(shí)可知F=12 N,當(dāng)這兩個(gè)力之間的夾角為90時(shí),由勾股定理得合力大小為12 N,故A,C,D錯(cuò)誤,B正確.,,5.在水平面上放有一個(gè)物體,水平力F=10 N作用于物體,現(xiàn)要在物體上施加一個(gè)力F,使F與F的合力沿OO方向,OO與F之間的夾角為37,如圖所示.(sin 37=0.6,cos 37=0.8)求: (1)F的最小值是多少? (2)此條件下F與F的合力F合的大小.,,解析:(1)由力合成的平行四邊形定則可知,當(dāng)F垂直于 OO時(shí)F最小.如圖. F=Fsin =10sin 37N=100.6 N=6 N. (2)由圖中幾何關(guān)系可知 F合=Fcos =10cos 37N=100.8 N=8 N. 答案:(1)6 N(2)8 N,謝謝觀賞！,