高中物理 4.1 力的合成課件 魯科版必修1

1、力的合成,【知識(shí)目標(biāo)】 1．初步體會(huì)等效代替的物理思維方法，從力的作用效果理解合力的概念． 2．理解共點(diǎn)力合成的平行四邊形定則． 3．會(huì)用作圖法和直角三角形知識(shí)求合力． 【重點(diǎn)】 理解合力與分力的關(guān)系；平行四邊形定則． 【難點(diǎn)】 合力的大小與分力間夾角的關(guān)系；由代數(shù)的"求和"到矢量的"合成"的"數(shù)"

2、、"形"觀念的建立．,一桶水，在你童年時(shí)需要另外一個(gè)小朋友幫忙才能抬起來(lái)，而如今，你長(zhǎng)大了，自己就能很輕松地提起它． 上述物理情景中蘊(yùn)含怎樣的知識(shí)，你能用科學(xué)的語(yǔ)言概括它嗎? 本節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)有關(guān)力合成的知識(shí)．,導(dǎo)入新課,1．合力與分力 (1)對(duì)力的作用效果的理解 力的作用效果相同，就是指不同的力作用在同一個(gè)物體上時(shí)，物體所達(dá)到的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同,或形變程度相同.

3、 如圖，一個(gè)成年人用的力與兩個(gè)孩子用的力效果相同──把這桶水提起．,(2) 合力與分力 當(dāng)一個(gè)物體受到幾個(gè)力共同作用時(shí)，我們可以用一個(gè)力來(lái)代替這幾個(gè)力，這個(gè)力的效果跟原來(lái)幾個(gè)力的共同效果相同，這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力，原來(lái)的幾個(gè)力叫做分力．,,(3) 共點(diǎn)力：幾個(gè)力如果都作用在物體上的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力．,(圖2) (圖3)

4、 (圖4),如圖2、圖3為共點(diǎn)力；而圖4為非共點(diǎn)力．,2．力的合成 求幾個(gè)力的合力叫力的合成． (1)同直線上的幾個(gè)力的合力： 規(guī)定好正方向，直接加減．,求一條直線上的兩個(gè)力的合力： 直接加減．,那么如何求任意的互成角度的兩個(gè)力的合力呢?,當(dāng)兩個(gè)力不在一條直線上時(shí)還能用這種方法求合力嗎?,,(2)對(duì)平行四邊形定則的探究：,圖甲表示橡皮條GE在兩個(gè)力

5、的共同作用下，沿著直線GC伸長(zhǎng)了EO這樣的長(zhǎng)度． 圖乙表示撤去F1和F2，用一個(gè)力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長(zhǎng)相同的長(zhǎng)度．力F對(duì)橡皮條產(chǎn)生的效果跟力F1和F2共同產(chǎn)生的效果相同，所以力F等于F1和F2的合力．,合力F跟力Fl和F2有什么關(guān)系呢? 在力F1和F2的方向上各作線段OA和OB，根據(jù)選定的標(biāo)度，使它們的長(zhǎng)度分別表示力F1和F2的大小(圖丙)． 以O(shè)A和OB為鄰邊作平行四邊

6、形OACB，量出這個(gè)平行四邊形的對(duì)角線OC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對(duì)角線OC表示出來(lái)． 改變力Fl和F2的大小和方向，重做上述實(shí)驗(yàn)，可以得到同樣的結(jié)論．,經(jīng)過(guò)前人很多次的、精細(xì)的實(shí)驗(yàn)，最后確認(rèn)，對(duì)角線的長(zhǎng)度、方向、跟合力的大小、方向一致，即對(duì)角線與合力重合，也就是說(shuō)，對(duì)角線就表示F1、F2的合力。,歸納：可見(jiàn)互成角度的兩個(gè)力的合成，不是簡(jiǎn)單的將兩個(gè)力相加減，而是用表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊作

7、平行四邊形，這兩鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。這就叫平行四邊形定則．,,,,,,F1,F,F2,,o,,注意:1．作圖要準(zhǔn)確，兩個(gè)力F1、F2和合力F要畫(huà)成實(shí)線并標(biāo)有箭頭，平行四邊形的另外兩條邊必須畫(huà)成虛線． 2．多個(gè)力的合成──兩兩逐步合成．(如圖),F2,F12,,F3,,,,,,,F1,,,F,(3)合力隨兩分力變化的特點(diǎn)： 問(wèn)題：兩個(gè)共點(diǎn)力F1=3N，F(xiàn)2=4N，當(dāng)改變二力間的夾角θ而不改

8、變大小時(shí)，其合力F怎樣變化？ 演示──合力與分力關(guān)系．,結(jié)論： 1．合力隨兩力的夾角增大而減小； 2．當(dāng)θ變化時(shí)，合力的范圍為、┃F1－F2┃≤F≤F1＋F2，合力的大小可能比合成它的每一個(gè)分力都小，甚至是零； 3．合力比F1或F2可大可小；可以等于F1或F2； 4．大小相等、夾角為120°的兩個(gè)力的合力等于每一個(gè)分力大?。?,第二課時(shí),教學(xué)過(guò)程,㈠復(fù)習(xí)提問(wèn) 1.力合

9、成的平行四邊形定則的內(nèi)容是什么? 2.求力合成的基本思想是什么? 3.兩個(gè)大小一定的力的合力取值范圍如何確定?,新課教學(xué),既然平行四邊形定則是力合成的普遍法則,那么如何用它具體求合力呢?,,,,3．求合力的方法,問(wèn)題：兩個(gè)共點(diǎn)力F1=80N，方向水平向右，F(xiàn)2=60N，方向豎直向上，求這兩個(gè)力合力．,①用圖象法，如圖所示(選標(biāo)度，畫(huà)有向線段，做平行四邊形，量對(duì)角線長(zhǎng)度算合力，測(cè)α角)．,②用直角三角形知識(shí)．

10、F大小： =100N F的方向：tanα=F2/F1=3/4，查表得α=37°,例1 指出下列各圖中用平行四邊形定則求F1、F2的合力F的作圖中的錯(cuò)誤之處，并加以糾正．,解 (1)平行四邊形的對(duì)邊不平行． (2)右邊與下邊應(yīng)畫(huà)成虛線． (3)F、F1、F2都缺少箭頭． (4)合力應(yīng)該是代表兩個(gè)分力的鄰接邊之間的對(duì)角線．,例2 已知有兩組力，每

11、組力中三個(gè)力的大小分別為： (1)4N、3N、5N；(2)8N、4N、3N． 求它們的合力大小的取值范圍．,解 (1)當(dāng)大小為4N、3N的兩個(gè)力的夾角為90°時(shí)它們的合力F2的大小為5N，這時(shí)把第三個(gè)大小為5N的力放到與它反向的位置，如圖(a)所示，它們的合力顯然最小，是零．,當(dāng)這三個(gè)力的方向都相同時(shí)，顯然它們的合力最大等于12N，所以第(1)組三個(gè)力的合力大小的取值范圍是0≤F≤12N．,(2

12、)同理這一組合力的最大值顯然是15N． 這一組中較小的兩個(gè)力的合力的最大值為7N，比8N還小，所以這三個(gè)力的合力不可能為零．只有當(dāng)F2、F3同向而與F1反向時(shí)，合力才有最小值為1N，見(jiàn)圖(b)．所以第(2)組三個(gè)力的合力大小的取值范圍是1N≤F≤15N．,說(shuō)明： 已知三個(gè)力的大小，它們的合力的最大值顯然是這三個(gè)力的大小之和． 合力的最小值則要看其中較小的兩個(gè)力的大小之和是否大于或等于第

13、三個(gè)力． 如果是，則這三個(gè)力的合力的最小值為零; 如果不是，則這三個(gè)力的合力的最小值等于最大的力大小減去較小的兩個(gè)力的大小所得的差．,小試牛刀,求下列各組三力合力的范圍:①3N、4N、6N。②2N、7N、10N.③8N、8N、1N。④5N、3N、8N.,例３ 兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別是F1、F2，它們的合力大小是F，那么下列可能出現(xiàn)的情況是 ( ) A.F＜F1

14、 且 F＜F2 B.F＞F1 且 F＞F2 C.F1＜F/2 且 F2 ＜F/2 D.F1≠F2 且 F=0,AB,例４ 如圖所示，某物體受4個(gè)共點(diǎn)力的作用，這4個(gè)力合力為零．若F4的方向沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)90°，而保持其大小不變，其余三個(gè)力的大小和方向均保持不變，此時(shí)物體受到的合力大小為_(kāi)________