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(2021新人教版)高中物理必修第一册3.4力的合成和分解ppt课件(含视频).zip

1、3.4力的合成和分解 如果蜘蛛网上的一根丝断了, 网会倒向哪边? 一个静止的物体,在某平面 上受到5个力作用,你能判断它将 向哪个方向运动吗?如果我们能 找到一种方法,即“用一个力的单 独作用替代两个力的共同作用, 而效果不变”,上述问题就迎刃而 解了。你觉得这个力和被替代的 两个力会有怎样的关系呢? 共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们 的作用线相交于一点。 一、合力与分力 例如,两个小孩分别用力 F1、F2共同提着一桶水,水桶 静止;一个大人单独向上用力 F也能提着这桶水,让水桶保 持静止。 生活中常常见到这样的事 例:一个力的单独作用与两 个或者更多力的共同作用, 其效果相同

2、。 一盏吊灯悬吊在天花板上保持静止,悬线对吊灯的 拉力是F,若用两根线共同悬挂吊灯,悬线上端分别固定 在天花板的左右两处,线的拉力是F1和F2,也能产生使 吊灯保持静止的效果F拉 分力:几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效 果相同。 合力:一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效 果相同。 合力合力合力合力合力合力 二、力的合成和分解 力的合成:求几个力的合力的过程 。 合成 力的分解:求一个力的分力的过程 。 分解 F1 F2 同一直线上力的合成 F合=F1+F2(最大 ) 两个分力同向相加 F1 F2 F合=F1-F2(最小 ) 两个分力反向相减 同一直线上力的合成 F1 F2 互成

3、角度的两个力怎样求合力 ?还能直接相加减吗? 实验 探究两个互成角度的力的合成规律(阅读) 如图甲,轻质小圆环挂在橡皮条的一端,另一端固定,橡皮条 的长度为GE。 在图乙中,用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环 受到拉力F1、F2的共同作用,处于O点,橡皮条伸长的长度为EO。 撒去F1、F2,改用一个力F单独拉住小圆环,仍使它处于0点。力F 单独作用,与F1、F2共同作用的效果是一样的,都能使小圆环保持 静止,由于两次橡皮条伸长的长度相同,即橡皮条对小圆环的拉力 相同,所以F等于F1、F2的合力。 我们要探究的是:合力F与F1、F2有什么关系? F1、F2的大小和方向都会对合力F产生影

4、响,力的图示法能同 时描述力的大小和方向,画出F、F1、F2(图丁),看看三者间是什 么关系?说出你的猜想。 怎样检验你的猜想,说出你 的方法。 实验 探究两个互成角度的力的合成规律 力力 力的合成:平行四边形定则 通过多次的实验探究我们会发现,求两个力的合成 ,如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形 ,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。 这个规律叫作平行四边形定则。 平行四边形 在上述实验中,如果把图乙和图丙的操作顺序对调 ,即先用拉力F把圆环拉到0点,再用拉力F1、和F2共同 拉圆环产生相同效果,则F1、和F2可以看成F的分力,这 就变成了“探究力的分解规律”的实验。由

5、于各个力的数 据都没有改变,因此力的分解也遵循平行四边形定则。 力的分解:平行四边形定则 F 需要指出的是,如果没有限制,对于同一条对角线, 可以作出无数个不同的平行四边形。也就是说,同一个力 F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。 一个已知力 究竟应该怎样分解,要根据具体问题来确定。 一个已知力究竟应该怎么样分解? 重力产生的效果 使物块沿斜面下滑 使物块紧压斜面 F2 F1 mg F F1 F2 向上提 向前拉 按力的作用效果来分解 斜杀垂抠 例1:如图,把一个物体放在倾角为O的斜面上,物体受重力G(物 体还受到其他力的作用,图中没有画出)。现在需要沿平行于斜面方 向和垂直于斜面方向对物

6、体的运动分别进行研究,把重力G沿平行 于斜面和垂直于斜面方向分解为F1和F2,求两个分力的大小。 课 堂 练 习 解:如图所示 G F2 F1 根据三角函数得 : F1=Gsin F2=Gcos 如果两个以上的共点力作用 在一个物体上,也可以应用平行 四边形定则求出它们的合力。先 求出任意两个力的合力,再求出 这个合力跟第三个力的合力,直 到把所有的力都合成进去,最后 得到的结果就是这些力的合力。 F1 F2 F3 F4 F12 F123 F1234 例题:某物体受到一个大小为32N的力,方向水平向右,还受到另 一个大小为44N的力,方向竖直向上。通过作图求出这两个力的合 力F的大小和方向。

7、解: 取10mm长的线段表示1N的力 作出力的平行四边形定则如图所示 合力大小F54.4mm 1N /mm =54.4N 用量角器测得合力F与力F1的夹角为 =54 15N F1 F2 F合 作图时的注意事项: (1)合力、分力要共点,实线、虚线要分清 (2)合力、分力的标度要相同,作图要准确 (3)对角线要找准 (4)力的箭头别忘画 当当0时,时,FF1F2 (相加,合力与分力同向,最大)(相加,合力与分力同向,最大) 当180时,FF1F2 (相减,合力与分力中较大的力同向,最小) 合力的取值范围,F1F2F F1F2 当120时,FF1=F2(相等) 互成角度的两个力求合力大小 最小最大

8、 课 堂 练 习 例2:有两个力,一个是10N,一个是2N,它们的合力有 可能等于5N、10N、15N吗?合力的最大值是多少?最小 值是多少? 解 : 由合力的取值范围,F1F2F F1F2 最小最大 所以:102F 102 8NF 12N 所以,它们的合力有可能等于10N,不可能等于5N 和15N,合力的最大值是12N,最小值是8N。 三、矢量和标量 力的合成,可以认为是力的相加。二力相加时, 不能简单地把两个力的大小相加,而要按平行四边形 定则来确定合力的大小和方向。 我们曾经学过位移。一个人从A走到B,发生的位移 是AB,又从B走到C,发生的位移是BC。在整个运动过程 中,这个人的位移是

9、AC,AC是合位移。 如果平行地移动矢量BC,使它的始 端B与第一次位移的始端A重合,于是我 们看到,两次表示位移的线段构成了一 个平行四边形的一组邻边,而表示合位 移正是它们所夹的对角线AC。所以说, 位移合成时也遵从平行四边形定则。 A B C 矢量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四 边形定则的物理量。 例:位移(x)、速度(v)、加速度(a)、力(F)等 例:质量、路程、功、电流等 标量:既有大小没有方向,相加时遵从算术法则的 物理量。 共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线 相交与一点。 一、合力与分力 合力:一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同。 分力

10、:几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同。 二、力的合成和分解 力的合成:求几个力的合力的过程。力的分解:求一个 力的分力的过程。 力的分解和力的合成都遵循平行四边形定则,如果没有限 制,对于同一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形。 力的分解按力的作用效果来分解,例如斜面上的重力的效 果使物块沿斜面下滑和使物块紧压斜面,所以重力的分解就分为 沿斜面向下的方向和垂直斜面向下的方向。 当当0时,即两个力同向,时,即两个力同向,F合F1F2 (同向相加,合力与分力同向,合力最大)(同向相加,合力与分力同向,合力最大) 当180时,即两个力反向即两个力反向,F合F1F2 (反向相减,合力与分力中较大的力同向,合力最小) 合力的取值范围,F1F2F合 F1F2 当120时,F合F1=F2(相等) 力的合成小结 (合力在最大和最小值之间) 三、矢量和标量 矢量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则的物理量 。 例:位移(x)、速度(v)、加速度(a)、力(F)等 例:质量、路程、功、电流等 标量:既有大小没有方向,相加时遵从算术法则的物理量 。

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