高中物理 4.1 力的合成課件 魯科版必修1

1、力的合成,【知識目標(biāo)】 1．初步體會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．會用作圖法和直角三角形知識求合力． 【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，在你童年時需要另外一個小朋友幫忙才能抬起來，而如今，你長大了，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，你能用科學(xué)的語言概括它嗎? 本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)力合成的知識．,導(dǎo)入新課,1．合力與分力 (1)對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物體上時，物體所達(dá)到的運(yùn)動狀態(tài)相同,或形變程度相同.

3、 如圖，一個成年人用的力與兩個孩子用的力效果相同──把這桶水提起．,(2) 合力與分力 當(dāng)一個物體受到幾個力共同作用時，我們可以用一個力來代替這幾個力，這個力的效果跟原來幾個力的共同效果相同，這個力叫做那幾個力的合力，原來的幾個力叫做分力．,,(3) 共點(diǎn)力：幾個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 求幾個力的合力叫力的合成． (1)同直線上的幾個力的合力： 規(guī)定好正方向，直接加減．,求一條直線上的兩個力的合力： 直接加減．,那么如何求任意的互成角度的兩個力的合力呢?,當(dāng)兩個力不在一條直線上時還能用這種方法求合力嗎?,,(2)對平行四邊形定則的探究：,圖甲表示橡皮條GE在兩個力

5、的共同作用下，沿著直線GC伸長了EO這樣的長度． 圖乙表示撤去F1和F2，用一個力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長相同的長度．力F對橡皮條產(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，量出這個平行四邊形的對角線OC的長度，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角線OC表示出來． 改變力Fl和F2的大小和方向，重做上述實驗，可以得到同樣的結(jié)論．,經(jīng)過前人很多次的、精細(xì)的實驗，最后確認(rèn)，對角線的長度、方向、跟合力的大小、方向一致，即對角線與合力重合，也就是說，對角線就表示F1、F2的合力。,歸納：可見互成角度的兩個力的合成，不是簡單的將兩個力相加減，而是用表示兩個力的有向線段為鄰邊作

7、平行四邊形，這兩鄰邊之間的對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，兩個力F1、F2和合力F要畫成實線并標(biāo)有箭頭，平行四邊形的另外兩條邊必須畫成虛線． 2．多個力的合成──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)： 問題：兩個共點(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，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??； 2．當(dāng)θ變化時，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分力都小，甚至是零； 3．合力比F1或F2可大可??；可以等于F1或F2； 4．大小相等、夾角為120°的兩個力的合力等于每一個分力大小．,,第二課時,教學(xué)過程,㈠復(fù)習(xí)提問 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,問題：兩個共點(diǎn)力F1=80N，方向水平向右，F(xiàn)2=60N，方向豎直向上，求這兩個力合力．,①用圖象法，如圖所示(選標(biāo)度，畫有向線段，做平行四邊形，量對角線長度算合力，測α角)．,②用直角三角形知識．

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的作圖中的錯誤之處，并加以糾正．,解 (1)平行四邊形的對邊不平行． (2)右邊與下邊應(yīng)畫成虛線． (3)F、F1、F2都缺少箭頭． (4)合力應(yīng)該是代表兩個分力的鄰接邊之間的對角線．,例2 已知有兩組力，每

11、組力中三個力的大小分別為： (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的兩個力的夾角為90°時它們的合力F2的大小為5N，這時把第三個大小為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)這三個力的方向都相同時，顯然它們的合力最大等于12N，所以第(1)組三個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力的合力的最大值為7N，比8N還小，所以這三個力的合力不可能為零．只有當(dāng)F2、F3同向而與F1反向時，合力才有最小值為1N，見圖(b)．所以第(2)組三個力的合力大小的取值范圍是1N≤F≤15N．,說明： 已知三個力的大小，它們的合力的最大值顯然是這三個力的大小之和． 合力的最小值則要看其中較小的兩個力的大小之和是否大于或等于第

13、三個力． 如果是，則這三個力的合力的最小值為零; 如果不是，則這三個力的合力的最小值等于最大的力大小減去較小的兩個力的大小所得的差．,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個共點(diǎn)力的作用，這4個力合力為零．若F4的方向沿逆時針方向轉(zhuǎn)90°，而保持其大小不變，其余三個力的大小和方向均保持不變，此時物體受到的合力大小為_________