江西省永丰中学高中物理3.4力的合成课件新人教版必修1.ppt

第三章 相互作用G=200NF F1 1F F2 2G=200N 观察下面的情境图片，结合生活经验思考：两观察下面的情境图片，结合生活经验思考：两位小孩对水桶施加的两个力与一位大人对水桶施加位小孩对水桶施加的两个力与一位大人对水桶施加的一个力，就的一个力，就“提起水桶提起水桶”这一作用效果而言，相这一作用效果而言，相同吗？它们可以相互替代吗？说出你的看法。请自同吗？它们可以相互替代吗？说出你的看法。请自由发言。由发言。第三章 相互作用 生活中还有很多事例可生活中还有很多事例可以说明以说明“几个力与一个力的作用效果几个力与一个力的作用效果相同相同”。观察下面的情境图片，细心。观察下面的情境图片，细心体会体会“等效替代等效替代”的含义。的含义。想一想：想一想：第三章 相互作用第4节、力的合成 1 1、定定义义：若若一一个个力力作作用用在在物物体体上上，所所产产生生的的效效果果跟跟几几个个力力共共同同作作用用产产生生的的效效果果相相同同，则则这这个个力力叫叫那那个个力力的的合合力力，而那几个力叫这个力的分力而那几个力叫这个力的分力F为F1、F2的合力；F1、F2为F的分力。2 2、合力与分力的关系：、合力与分力的关系：（1 1）合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系）合力与分力是作用效果上的一种等效替代关系 （2 2）合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，）合力是几个分力的共同效果，并不是单独存在的力，因此受力分析中不能同时出现。因此受力分析中不能同时出现。一合力与分力一合力与分力第三章 相互作用二、力的合成：二、力的合成：力的合成是惟一的；只有同一物体所受的力才可合成；不同性质的力也可以合成；分力与合力从物理实质上讲是在力的作用效果方面的一种等效替代关系，而不是物体的重复受力力的合成应注意以下问题：力的合成应注意以下问题：（1）定义：求几个力的合力的过程，叫做力的合成）定义：求几个力的合力的过程，叫做力的合成（2）实实质质：就就是是找找一一个个力力去去替替代代作作用用在在物物体体上上的的几几个个已已知知的力，而不改变其作用效果。的力，而不改变其作用效果。第三章 相互作用1、同一直线上二力的合成（回顾初中知识）同向：反向：2、探究实验、探究实验：不在一条直线上的二力的合力的大小还等于两分力大小之和或之差吗？不等于不等于要研究它们之间的关系，就很有必要将合力与分力的大小和方向一同表示出来，那么用什么形式来表示力的大小和方向？力的图示力的图示F1F2F1F2F合F合互成角度的二力的合成互成角度的二力的合成F合=F1+F2F合=F1-F2第三章 相互作用1.如何确定两个分力的大小和方向？器材有：橡皮条、细绳套、弹簧测力计两个过程：用两个弹簧测力计互成角度拉橡皮条到结点，再改用一个弹簧测力计拉橡皮条到同一结点。2.三个力的图示起端点画在一起，再将它们的箭头端点用虚线连接起来，看看图形像四边形？怎么样来检验它是平行四边形？3.代表分力的有向线段都处在平行四边形中的什么位置？是一组对边还是一组邻边？4.代表合力的有向线段处于平行四边形中的什么具体位置？5.改变分力的大小和方向，多做两次，结果一样吗？你能得出什么结论？第三章 相互作用F1=10.0 NF2=6.8 NF合=12.8 NO2N实验探究实验探究第三章 相互作用第三章 相互作用三、平行四三、平行四边形定形定则（1）定定义：如如果果用用表表示示两两个个共共点点力力F1和和F2的的线段段为邻边作作平平行行四四边形形，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两两个个邻边之之对角角线表表示示出出来来，这叫叫做做力的平行四边形定则力的平行四边形定则标量是简单的加减运算标量是简单的加减运算矢矢量量不不是是简简单单的的加加减减运运算算，平平行行四四边边形形定定则则是是所所有有的的矢矢量量合合成成都都遵遵循循的的普普遍遍规规律律F1F合F2（2）应用平行四边形定则时注意四点：）应用平行四边形定则时注意四点：分力、合力的起点相同分力、合力的起点相同分力、合力的标度比例一致分力、合力的标度比例一致虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线虚、实要分清，力画实线，辅助线画虚线求合力时既要得出合力的大小还要得出力的方向求合力时既要得出合力的大小还要得出力的方向第三章 相互作用1、求二个力的合力的方法、求二个力的合力的方法同一直线上两个力的合成同一直线上两个力的合成先先选选取取正正方方向向，再再赋赋予予矢矢量量正正负负值值，化化矢矢量量运运算算为为代代数数运运算算求求得得矢矢量量和和。如如得得正正值值则则合合力力沿沿正正方方向向，如如得得负负值值则则合合力力方方向向与与所所选选取取的的正正方方向向相反相反例题三例题三第三章 相互作用互成角度的两个力的合成互成角度的两个力的合成作图法作图法根根据据分分力力的的标标度度量量得得对对角角线线的的长长度度就就代代表表了了合合力力的的大大小小，对对角角线线与与任任一一分分力力的的夹夹角角就就代代表表合合力力的的方向方向以以F1、F2为为邻邻边边作作平平行行四四边边形形，从从而而得得到到F1、F2之之间的对角线间的对角线根根据据两两个个力力的的大大小小和和方方向向，按按一一定定的的标标度度用用力力的的图图示从力的作用点起作出两个分力示从力的作用点起作出两个分力F1、F2第三章 相互作用计算法计算法可可以以根根据据平平行行四四边边形形定定则则作作出出的的示示意意图图，然然后后根根据据正正、余余弦弦定定理理，三三角角函函数数等等几几何何知知识识计计算合力。算合力。若若两两个个分分力力大大小小为为F1、F2，它它们们之之间间的的夹夹角角为为，则：则：F1F合F2F2sinF2cosF1+F2cos合力的大小合力的大小合力的方向合力的方向第三章 相互作用若若两两个个分分力力大大小小为为F1=F2=F，它它们们之之间间的的夹夹角角为为，那那么么力力的的合合成成作作出出的的平平行行四四边边形形是是菱菱形形，菱菱形形的的对对角角线线垂垂直直平平分分，则有则有：合力的大小合力的大小F1F2F合/2第三章 相互作用两个力的合成可用力平行四边形定则，那么多于两个的力怎么合成呢？2、平行四、平行四边形定形定则的的应用用扩展展三三个个力力的的合合成成可可以以先先求求任任两两个个的的合合力力，再再将将这这合合力力与与第第三三个个力合成求出三个力的合力。力合成求出三个力的合力。F1F2F3F合F12第三章 相互作用课外思考：多边形定则3、三角形定则 在在图图甲中甲中F F是共点力是共点力F F1 1和和F F2 2的合力；如的合力；如图图乙所示，把乙所示，把力力F F2 2平移至平移至线线段段ACAC的位置，从的位置，从O O点出点出发发，把代表，把代表F F1 1和和F F2 2的有向的有向线线段段OAOA、ACAC首尾相接首尾相接地画出来，地画出来，连连接接OCOC，则则从从O O指向指向C C的有向的有向线线段就表示合力段就表示合力F F的大小和方向的大小和方向,上上述作述作图图法叫力的三角形法法叫力的三角形法则则，同理也可作出，同理也可作出图图丙所丙所示的力三角形示的力三角形OBCOBC.第三章 相互作用4、确定合力的范围的方法两个共点力的合力范围F1F合F2F1F合F2由几何知识可得：合力的变化范围是F1-F2F合F1+F2请问：合力是否一定比分力大？合力是否一定比分力大？第三章 相互作用思考：思考：F1、F2大小一定大小一定,夹角增大夹角增大,合力如何变化合力如何变化?合力什么时合力什么时候最大候最大,什么时候最小什么时候最小?合力的范围如何合力的范围如何?第三章 相互作用q qFFq q=0q qFq q090Fq qq q=90讨论：讨论：两个分力大小不变，但夹角不同时的合力两个分力大小不变，但夹角不同时的合力q qFF.最大最大最小最小第三章 相互作用5、三个力的合力范围：、三个力的合力范围：设有三个力设有三个力F1、F2、F3，则有：，则有：（1）最大值：当三力方向相同时，其合力最大，）最大值：当三力方向相同时，其合力最大，Fmax=F1+F2+F3（2）当其中一个力在那二力的合力范围内满足）当其中一个力在那二力的合力范围内满足如如F1-F2F3F1+F2时，时，有有Fmin=0（3）当其中一个力大于那二力的代数和满足）当其中一个力大于那二力的代数和满足如如F3（F1+F2）时，有）时，有Fmin=F3（F1+F2）第三章 相互作用6、多力的合力范围：、多力的合力范围：设有设有n个力个力F1、F2、F3Fn，且，且F1F2F3Fn，则有：，则有：（1）Fm=F1+F2+F3+Fn（2）当）当F1（F2+F3+Fn）0时，时，有有Fmin=F1（F2+F3+Fn）（3）当）当F1（F2+F3+Fn）0时，有时，有Fmin=0第三章 相互作用四、共点力四、共点力（1）定定义义：如如果果一一个个物物体体受受到到两两个个或或更更多多力力的的作作用用，在在有有些些情情况况下下这这些些力力共共同同作作用用在在同同一一点点上上，或或者者虽虽不不作作用用在在同同一一点点上上，但但它它们们的的延延长长线线交交于于一一点点，这样的一组力叫做共点力这样的一组力叫做共点力mgF1F2第三章 相互作用（2）共点力的合成）共点力的合成力的合成遵循平行四边形定则力的合成遵循平行四边形定则物物体体在在共共点点力力作作用用下下，如如果果保保持持静静止止或或匀匀速速直直线线运运动动状状态态，则这几个力的合力为零。则这几个力的合力为零。A.吊钩受到的力吊钩受到的力 B.担子受到的力担子受到的力 第三章 相互作用小小结1、合力与分力的关系是合力与分力的关系是“等效替代等效替代”。2、平行四平行四边形定形定则：不在一条直：不在一条直线的两个力的合成的两个力的合成时，以，以表示表示这两个力的两个力的线段段为邻边做平行四做平行四边形，形，这两个两个邻边之之间的的对角角线就代表合力的大小和方向。就代表合力的大小和方向。3、合力与分力的大小关系：合力与分力的大小关系：（1）合力大小范合力大小范围F F1 1-F-F2 2 F F F F1 1+F+F2 2 合力不一定比分力大合力不一定比分力大（2）在在两两个个分分力力F F1 1、F F2 2大大小小不不变的的情情况况下下，两两个个分分力力的的夹角角越大越大，合力越小合力越小。（3 3）合力不合力不变的情况下，的情况下，夹角越大，两个等角越大，两个等值分力的大小越分力的大小越大。大。第三章 相互作用作业：课本作业：课本P63练习练习1、2作业作业第三章 相互作用例题一：例题一：关关于于F1、F2及及它它们们的的合合力力F，下下列列说说法法中中正正确确的的是（是（）A.合力合力F一定与一定与F1、F2共同作用产生的效果相同共同作用产生的效果相同B.F1、F2一定是同种性质的力一定是同种性质的力C.F1、F2一定是同一物体受到的力一定是同一物体受到的力D.F1、F2与与F是物体同时受到的力是物体同时受到的力AC第三章 相互作用例例题题二二：（天天津津高高考考）在在探探究究求求合合力力的的方方法法时时，先先将将橡橡皮皮条条的的一一端端固固定定在在水水平平木木板板上上，另另一一端端系系上上带带有有绳绳套套的的两两根根细细绳绳。实实验验时时，需需要要两两次次拉拉伸伸橡橡皮皮条条，一一次次是是通通过过两两细细绳绳用用两两个个弹弹簧簧秤秤互互成成角角度度地地拉拉橡橡皮皮条条，另另一一次次是是用用一一个个弹弹簧秤通过细绳拉橡皮条。簧秤通过细绳拉橡皮条。实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的实验对两次拉伸橡皮条的要求中，下列哪些说法是正确的（填字母代号）（填字母代号）A将橡皮条拉伸相同长度即可将橡皮条拉伸相同长度即可B将橡皮条沿相同方向拉到相同长度将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C将弹簧秤都拉伸到相同刻度将弹簧秤都拉伸到相同刻度D将橡皮条和绳的结点拉到相同位置将橡皮条和绳的结点拉到相同位置同同学学们们在在操操作作过过程程中中有有如如下下议议论论，其其中中对对减减小小实实验验误误差差有有益益的的说说法法是是（填字母代号）（填字母代号）A两细绳必须等长两细绳必须等长B弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行C用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大用两弹簧秤同时拉细绳时两弹簧秤示数之差应尽可能大D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些BDBD第三章 相互作用F合合=F1+F2=3+5=8（N）F合合=F1+F2=（7）+5=2（N）F1=3NF2=5NF1=7NF2=5N正方向正方向例题三例题三正方向正方向向右向右向左向左F1=7NF2=5N第三章 相互作用分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，可以求出这分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，可以求出这两个力的合力。两个力的合力。解法解法1：作图法作图法例题四：物体受到例题四：物体受到F F1 1 、F F2 2 两个力的作用，两个力的作用，F F1 1=30 N=30 N、方向水平向左、方向水平向左;F F2 2=40 N=40 N、方向竖直向下、方向竖直向下,求这两个力的合力？求这两个力的合力？F1F2F利用力的图示，将各分力画出来利用力的图示，将各分力画出来再根据力的平行四边形定再根据力的平行四边形定则，找出合力则，找出合力F测量出表示合力的线段长度，由它测量出表示合力的线段长度，由它和所选标度的比例求出合力的大小。和所选标度的比例求出合力的大小。再用量角器测量合力与一个分力再用量角器测量合力与一个分力之间的夹角，说明合力的方向之间的夹角，说明合力的方向量得量得F=50N量得量得=53第三章 相互作用例题五：物体受到例题五：物体受到F F1 1 、F F2 2 两个力的作用，两个力的作用，F F1 1=40 N=40 N、F F2 2=20 N=20 N、夹角、夹角=60=60,求这两个力的合力？求这两个力的合力？分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，分析：物体受到两个力的作用，根据力的平行四边形定则，代入公式可以求出这两个力的合力。代入公式可以求出这两个力的合力。解：计算法解：计算法F1F合F2第三章 相互作用例题六：如图所示，六个力在同一平面内，相邻的例题六：如图所示，六个力在同一平面内，相邻的两个力的夹角都等于两个力的夹角都等于600，F1=11N、F2=12N、F3=13N、F4=14N、F5=15N、F6=16N。则这六个力。则这六个力的合力大小为的合力大小为N。F1F2F3F4F5F6O6NF14F25F36OF25F1346O第三章 相互作用例题七：例题七：物体受到物体受到F F1 1 、F F2 2 两个力的作用，两个力的作用，F F1 1=10 N;F=10 N;F2 2=4N,4N,求这两个力的合力大小范围？求这两个力的合力大小范围？6NF合14N第三章 相互作用例题八：例题八：关于两个大小不变的共点力关于两个大小不变的共点力关于两个大小不变的共点力关于两个大小不变的共点力F F F F1 1 1 1、F F F F2 2 2 2与其合力与其合力与其合力与其合力F F F F的关系，下列说法中正确的是（的关系，下列说法中正确的是（的关系，下列说法中正确的是（的关系，下列说法中正确的是（）A A A AF F F F的大小随的大小随的大小随的大小随F F F F1 1 1 1、F F F F2 2 2 2间夹角的增大而增大间夹角的增大而增大间夹角的增大而增大间夹角的增大而增大 B B B BF F F F的大小一定大于的大小一定大于的大小一定大于的大小一定大于F F F F1 1 1 1、F F F F2 2 2 2中的最大者中的最大者中的最大者中的最大者 C C C CF F F F的大小随的大小随的大小随的大小随F F F F1 1 1 1、F F F F2 2 2 2间夹角的增大而减小间夹角的增大而减小间夹角的增大而减小间夹角的增大而减小 D D D DF F F F的大小不能小于的大小不能小于的大小不能小于的大小不能小于F F F F1 1 1 1、F F F F2 2 2 2中的最小者中的最小者中的最小者中的最小者C第三章 相互作用例九、已知三个共点力的合力为零，则这三个力例九、已知三个共点力的合力为零，则这三个力的大小可能是（的大小可能是（）A、15N、5N、6NB、3N、6N、4NC、1N、2N、10ND、1N、6N、3NB第三章 相互作用例题十：例题十：5 5个力同时作用于质点个力同时作用于质点m m，此此5 5个力大小个力大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线，如图所示，这如图所示，这5 5个力的合力为个力的合力为F F1 1的的:():()A.3A.3倍倍 B.4B.4倍倍 C.5C.5倍倍 D.6D.6倍倍D分分析析：这这是是一一个个正正六六边边形形，对对边边是是相相互互平平行行的的，将将F F1 1、F F3 3，F F5 5、F F3 3的的端端点点分分别别连连接接起起来来，构构成成两两个个平平行行四四边边形形即即可可速速解。解。第三章 相互作用