高中物理 第4章 第1節(jié) 怎樣求合力課件 (1) 滬科版必修1.ppt

第4章怎樣求合力與分力 第4章怎樣求合力與分力 4 1怎樣求合力 目標(biāo)導(dǎo)航1 知道合力與分力的概念 理解合力與分力之間的等效替代關(guān)系 重點(diǎn) 2 掌握力的平行四邊形定則 會(huì)用平行四邊形定則求合力 重點(diǎn) 3 知道共點(diǎn)力的概念 4 知道矢量和標(biāo)量 知道矢量合成遵循的法則 一 合力與分力1 共點(diǎn)力幾個(gè)力如果都作用在物體的 或者它們的延長線都相交于 這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力 同一點(diǎn) 一點(diǎn) 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) 如果能用另外一個(gè)力代替它們 并且它的作用效果跟原來那幾個(gè)力的共同作用 相同 那么這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 那幾個(gè)力就叫做這個(gè)力的 3 合力與分力的關(guān)系 關(guān)系 效果 合力 分力 等效替代 想一想1 圖中一個(gè)成年人或兩個(gè)小孩都能提起相同質(zhì)量的一桶水 這是我們常見的情景 兩個(gè)小孩的合力作用效果與那個(gè)成年人相同嗎 提示 力作用效果相同 二 用平行四邊形定則求合力1 實(shí)驗(yàn)探究 1 實(shí)驗(yàn)依據(jù) 兩個(gè)力共同作用使橡皮筋的伸長與一個(gè)力作用使橡皮筋發(fā)生的形變 時(shí) 這一個(gè)力就是那兩個(gè)力的合力 2 實(shí)驗(yàn)操作 讓兩個(gè)測力計(jì)互成任意夾角來拉 把橡皮筋一端拉到某一位置o 再用一個(gè)測力計(jì)也把橡皮筋一端拉到 相同 同一位置 3 數(shù)據(jù)處理 得到一組數(shù)據(jù)后 以那兩個(gè)力f1 f2為鄰邊作 求出對(duì)角線f 與用一個(gè)測力計(jì)拉時(shí)的拉力f 比較 發(fā)現(xiàn)f與f 的大小和方向相差不多 如圖所示 平行四邊形 2 平行四邊形定則求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力的合力 可以用表示這兩個(gè)力的線段為 作平行四邊形 這兩個(gè)鄰邊之間的 就表示合力的大小和方向 這就是力的平行四邊形定則 鄰邊 對(duì)角線 想一想2 合力一定大于任一分力 分力一定小于合力 的說法對(duì)嗎 提示 不對(duì) 合力與分力滿足的是平行四邊形定則 平行四邊形的邊長不一定小于對(duì)角線長度 三 矢量和標(biāo)量1 定義 矢量是既有大小又有 并且按平行四邊形定則進(jìn)行合成的物理量 只有大小 沒有方向的物理量叫標(biāo)量 2 計(jì)算 矢量的運(yùn)算法則是 標(biāo)量的運(yùn)算法則是代數(shù)法 方向 平行四邊形定則 要點(diǎn)一對(duì)合力與分力的理解 學(xué)案導(dǎo)引1 兩個(gè)力的合力等于這兩個(gè)力的代數(shù)和嗎 2 兩個(gè)力的合力一定大于分力嗎 3 兩個(gè)大小不變的力的合力隨夾角 的增大如何變化 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 它們在效果上可以相互替代 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)系由平行四邊形定則可知 f1 f2的夾角變化時(shí) f的大小和方向也發(fā)生變化 1 兩分力同向時(shí) 合力最大 fmax f1 f2 2 兩力反向時(shí) 合力最小 fmin f1 f2 其方向與較大的一個(gè)分力相同 3 合力的取值范圍 f1 f2 f f1 f2 4 夾角 越大 合力越小 5 合力可能大于某一分力 也可能小于某一分力 關(guān)于合力與分力 下列說法正確的是 a 合力與分力是物體同時(shí)受到的力b 合力比分力大c 合力是各分力共同作用時(shí)產(chǎn)生效果的等效替代d 兩物體間的一對(duì)作用力和反作用力的合力為零 思路點(diǎn)撥 解答此題時(shí)應(yīng)注意以下關(guān)鍵點(diǎn) 1 理解合力與分力概念時(shí)抓住 等效 替代 四個(gè)字 2 理解合力概念 合力不等于 力之和 力的合成遵循平行四邊形定則 3 有相互作用力的受力物體是相互作用的兩個(gè)物體 精講精析 本題從合力的施力物體 大小關(guān)系 等效性 合成要求四方面分析 答案 c 規(guī)律方法 1 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 2 合力為各分力的矢量和 合力可以大于 等于 小于兩個(gè)分力中的任何一個(gè) 變式訓(xùn)練1 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 也可能小于小的分力 解析 選d 在分力大小不變的情況下 合力f隨 角的增大而減小 隨 角的減小而增大 范圍是 f1 f2 f f1 f2 所以 f可以大于任一分力 也可以小于任一分力或等于某一分力 要點(diǎn)二探究合力與分力關(guān)系的實(shí)驗(yàn) 學(xué)案導(dǎo)引1 探究合力與分力關(guān)系實(shí)驗(yàn)的原理是什么 2 實(shí)驗(yàn)是如何比較合力與分力關(guān)系的 結(jié)論是什么 1 同一實(shí)驗(yàn)中的兩只彈簧測力計(jì)需先選取再用 將兩只彈簧測力計(jì)鉤好水平對(duì)拉 若兩只彈簧測力計(jì)示數(shù)一樣即可使用 檢查兩彈簧測力計(jì)水平放置時(shí) 指針是否指零刻度線 拉動(dòng)時(shí) 彈簧及指針是否跟外殼相摩擦 這些可以減小實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差 2 施加拉力時(shí)要沿彈簧測力計(jì)軸線方向 且要注意橡皮條 彈簧測力計(jì)和細(xì)繩均不可與木板相接觸 而且還要與木板保持平行 3 使用彈簧測力計(jì)提供拉力時(shí) 拉力適當(dāng)?shù)卮笠恍?可減小相對(duì)誤差 但必須兼顧合力不要過大 以免用一彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí)超出量程 4 應(yīng)使細(xì)繩適當(dāng)長一些 這樣可使彈簧測力計(jì)拉至木板邊緣之外 另外在記錄細(xì)繩方向時(shí)誤差也小 記錄細(xì)繩方向時(shí) 視線要與板面垂直 沿細(xì)線方向描出的兩點(diǎn) 間距適當(dāng)大些 撤去細(xì)線后再用直尺連線 不可事先在紙上畫好結(jié)點(diǎn)位置和兩個(gè)分力的方向 5 用兩彈簧測力計(jì)拉橡皮條時(shí) 兩細(xì)繩的夾角不宜太大 6 畫力的圖示時(shí) 應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臉?biāo)度 盡量使圖畫得大些 嚴(yán)格按力的圖示要求和幾何作圖法作出合力 并且f1 f2和f 必須按同一標(biāo)度畫出 在做 互成角度的兩個(gè)力的合成 實(shí)驗(yàn)時(shí) 橡皮條的一端固定在木板上 用兩個(gè)彈簧秤把橡皮條的另一端拉到某一確定的o點(diǎn) 以下說法中正確的是 a 同一實(shí)驗(yàn)過程中 o點(diǎn)位置允許變動(dòng)b 實(shí)驗(yàn)中 彈簧秤必須與木板平行 讀數(shù)時(shí)視線要正對(duì)彈簧秤刻度線 c 實(shí)驗(yàn)中 先將其中一個(gè)彈簧秤沿某一方向拉到最大量程 然后只需調(diào)節(jié)另一彈簧秤拉力的大小和方向 把橡皮條另一端拉到o點(diǎn)d 實(shí)驗(yàn)中 把橡皮條另一端拉到o點(diǎn)時(shí) 兩彈簧秤之間的夾角應(yīng)取90 以便于算出合力大小 精講精析 從橡皮條固定點(diǎn)到o點(diǎn)的連線 是合力的作用線方向 如果o點(diǎn)變動(dòng) 那么合力的大小 方向都要變化 就不能驗(yàn)證力的平行四邊形定則 故a選項(xiàng)錯(cuò) c選項(xiàng)中 因一個(gè)彈簧秤已拉到最大量程 再通過調(diào)節(jié)另一個(gè)彈簧秤拉橡皮條到o點(diǎn)時(shí) 每一個(gè)彈簧秤都可能超過最大量程 造成損壞 或讀數(shù)不準(zhǔn) 故c選項(xiàng)錯(cuò) 互成角度的兩個(gè) 力的合成 是利用平行四邊形定則進(jìn)行合成 兩個(gè)分力成任意角度都適用 不必成90 角 故d選項(xiàng)錯(cuò) b選項(xiàng)中符合實(shí)驗(yàn)要求 故b正確 答案 b 方法總結(jié) 1 為了使兩個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果與一個(gè)彈簧秤的拉力的作用效果相同 同一實(shí)驗(yàn)的兩次拉動(dòng)過程中 結(jié)點(diǎn)o必須重合 2 實(shí)驗(yàn)過程中兩個(gè)拉力的合力是用平行四邊形定則求出的 不是計(jì)算出的 故沒必要使兩彈簧秤之間的夾角取特殊角 變式訓(xùn)練2 2012 龍巖高一檢測 將橡皮筋的一端固定在a點(diǎn) 另一端拴上兩根細(xì)繩 每根細(xì)繩分別連接著一個(gè)量程為6n 最小刻度為0 1n的彈簧測力計(jì) 沿著兩個(gè)不同的方向拉彈簧測力計(jì) 當(dāng)橡皮筋的活動(dòng)端拉到o點(diǎn)時(shí) 兩根細(xì)繩相互垂直 如圖甲所示 這時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)可從圖中讀出 1 由圖甲可讀得兩個(gè)相互垂直的拉力大小分別為 n和 n 只需讀到0 1n 2 在圖乙所示的方格紙上按作圖法的要求畫出這兩個(gè)力及它們的合力 解析 1 讀彈簧測力計(jì)示數(shù)時(shí) 應(yīng)注意首先找零刻度 尤其是豎直放置的那個(gè)彈簧測力計(jì)是倒置的 它的讀數(shù)是2 5n而不是3 5n 水平放置的彈簧測力計(jì)讀數(shù)是4 0n 2 選取標(biāo)度 作出力的圖示及求得的合力如圖所示 答案 1 4 02 5 2 見解析圖 要點(diǎn)三合力的求解方法 學(xué)案導(dǎo)引1 用作圖法求合力時(shí)應(yīng)注意什么問題 2 兩個(gè)力的大小相等 夾角為60 或120 怎樣求合力的大小 1 圖解法用圖解法求作用在同一點(diǎn)的兩個(gè)互成角度的力的合力時(shí) 程序一般是 選標(biāo)度 用一個(gè)點(diǎn)表示物體 分別作出f1 f2的圖示 如圖所示 作輔助線 構(gòu)成平行四邊形 作出兩分力所夾的平行四邊形的對(duì)角線 即合力f 用刻度尺量出該對(duì)角線的長度 計(jì)算合力的大小 量出合力f與f1的夾角 表示合力的方向 物體受到兩個(gè)力f1和f2的作用 f1 30n 方向水平向左 f2 40n 方向豎直向下 1 求這兩個(gè)力的合力f 2 兩個(gè)力的合力能簡單理解為兩力的數(shù)值之和嗎 思路點(diǎn)撥 根據(jù)兩分力的方向畫出兩分力的示意圖 利用圖解法或計(jì)算法求解 精講精析 法一 作圖法選取單位長度為10n的線段為標(biāo)度 則分別取3個(gè)單位長度 4個(gè)單位長度自o點(diǎn)引兩條有向線段of1和of2 以of1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 5 10n 50n 用量角器量出合力f與分力f1的夾角 為53 2 因?yàn)榱κ鞘噶?既有大小 又有方向 所以力的合成不能理解為簡單的代數(shù)運(yùn)算 答案 1 50n左下方與水平成53 角 2 見精講精析 規(guī)律方法 1 在同一個(gè)圖上的各個(gè)力 必須采用同一標(biāo)度 并且所選力的標(biāo)度的比例要適當(dāng) 2 作圖法和計(jì)算法是矢量運(yùn)算的通用法則 適用于任何矢量的運(yùn)算 互動(dòng)探究若例題中兩力的大小f1 f2 f 兩力的夾角為 1 試用計(jì)算法求兩力的合力的大小和方向 2 若f 30n 據(jù) 1 討論合力大小的范圍 求合力的實(shí)際應(yīng)用 經(jīng)典案例 10分 2012 上海高一檢測 楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國自行設(shè)計(jì)建造的雙塔雙索面迭合梁斜拉橋 如圖所示 挺撥高聳的208米 主塔似一把利劍直刺穹蒼 塔的兩側(cè)32對(duì)鋼索連接主梁 呈扇面展開 如巨型琴弦 正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲 假設(shè)斜拉橋中某對(duì)鋼索與豎直方向的夾角都是30 每根鋼索中的拉力都是3 104n 那么該對(duì)鋼索對(duì)塔柱形成的合力有多大 方向如何 解題樣板 法一 作圖法如圖甲所示 自o點(diǎn)引兩根有向線段oa和ob 它們跟豎直方向的夾角都是30 3分 取單位長度為1 104n 則oa和ob的長度都是3個(gè)單位長度 3分 量得對(duì)角線oc長為5 2個(gè)單位長度 所以合力