高中物理25力的合成课件教科版必修ppt.ppt

第第二二章章第第5 5节节理解理解教材新知教材新知把握把握热点考向热点考向知识点一知识点一知识点二知识点二考向一考向一考向二考向二 考向三考向三应用应用创新演练创新演练随堂基础巩固随堂基础巩固课时跟踪训练课时跟踪训练知识点三知识点三1.一个力的作用效果，跟几个力共同作用一个力的作用效果，跟几个力共同作用 的效果相同，就称这个力为那几个力的效果相同，就称这个力为那几个力 的合力。的合力。2求几个力的合力叫做力的合成。求几个力的合力叫做力的合成。3如果用表示两个共点力如果用表示两个共点力F1和和F2的线段的线段 为邻边作平行四边形，那么合力为邻边作平行四边形，那么合力F的大的大 小和方向就可以用这两个邻边之间的小和方向就可以用这两个邻边之间的 对角线表示出来，这叫做力的平行四对角线表示出来，这叫做力的平行四 边形定则。边形定则。4如果几个力同时作用在物体的同一点如果几个力同时作用在物体的同一点 或者它们的作用线相交于同一点，则或者它们的作用线相交于同一点，则 这几个力叫做共点力。这几个力叫做共点力。力力 的的 合合 成成自学教材自学教材 1合力与分力合力与分力 如果力如果力F的作用效果与力的作用效果与力F1和和F2共同作用的效果相同，共同作用的效果相同，我们就称我们就称F为为F1和和F2的合力，的合力，F1和和F2为为F的分力。的分力。2力的合成力的合成 (1)定义：求几个力的定义：求几个力的 的过程。的过程。(2)实质：力的合成是一种实质：力的合成是一种 的方法，即用一的方法，即用一个力去替代几个共同作用的力，替代后产生的作用效果个力去替代几个共同作用的力，替代后产生的作用效果与原来相同。与原来相同。合力合力等效替代等效替代 3共点力共点力 作用于物体上同一点，或者力的作用于物体上同一点，或者力的 相交相交于同一点的几个力。于同一点的几个力。作用线作用线重点诠释重点诠释 1合力与分力的等效性合力与分力的等效性 合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效果上可以相互替代。果上可以相互替代。2合力与分力的同体性合力与分力的同体性 用于求合力的各个分力必须是作用在同一物体上的力，用于求合力的各个分力必须是作用在同一物体上的力，作用在不同物体上的力是不能求合力的，求得的合力也作用作用在不同物体上的力是不能求合力的，求得的合力也作用在分力作用的物体上。在分力作用的物体上。3合力与分力的瞬时性合力与分力的瞬时性 各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了，各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了，合力也同时发生变化。合力也同时发生变化。1关于几个力与其合力，下列说法正确的是关于几个力与其合力，下列说法正确的是 ()A合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效 果相同果相同B合力与原来那几个力同时作用在物体上合力与原来那几个力同时作用在物体上C合力的作用可以替代原来那几个力的作用合力的作用可以替代原来那几个力的作用D求几个力的合力遵循力的平行四边形定则求几个力的合力遵循力的平行四边形定则解析：解析：合力与分力是合力与分力是“等效替代等效替代”的关系，即合力的作用的关系，即合力的作用效果与几个分力共同作用时的作用效果相同，合力的作效果与几个分力共同作用时的作用效果相同，合力的作用效果可以替代这几个分力的作用效果，不能认为合力用效果可以替代这几个分力的作用效果，不能认为合力与分力同时作用在物体上，所以与分力同时作用在物体上，所以A、C正确，正确，B不正确；不正确；求合力应遵循力的平行四边形定则，所以求合力应遵循力的平行四边形定则，所以D正确。正确。答案：答案：ACD实验：探究共点力合成的规律实验：探究共点力合成的规律自学教材自学教材 1实验目的实验目的 探究合力与分力的关系。探究合力与分力的关系。2实验原理实验原理 利用等效替代法，将橡皮条筋一端固定，另一端用两个利用等效替代法，将橡皮条筋一端固定，另一端用两个力力F1、F2拉，使其伸长一定长度，再用一个力拉，使其伸长一定长度，再用一个力F作用于橡皮作用于橡皮筋的同一点，使其沿同一方向伸长同样的长度，那么筋的同一点，使其沿同一方向伸长同样的长度，那么F与与F1、F2的作用效果相同；若记下的作用效果相同；若记下F1、F2的大小和方向，画出各个的大小和方向，画出各个力的图示，就可以研究力的图示，就可以研究F与与F1、F2的关系了。的关系了。3实验器材实验器材 白纸、木板、橡皮筋、细绳、刻度尺、弹簧测力计、白纸、木板、橡皮筋、细绳、刻度尺、弹簧测力计、铅笔、滑轮铅笔、滑轮(若干若干)、图钉、图钉(若干若干)。4实验步骤实验步骤 (1)在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上的一端固定在图板上的K点处，橡皮筋的自然长度为点处，橡皮筋的自然长度为KE，如图如图251(a)所示。所示。(2)让橡皮筋在互成让橡皮筋在互成120的两个弹簧测力计的共同的两个弹簧测力计的共同作用下沿作用下沿KE方向由方向由E点伸长至点伸长至O点，此时弹簧测力计点，此时弹簧测力计的示数分别为的示数分别为F1和和F2，做出，做出F1和和F2的图示，如图的图示，如图(b)所所示。撤去示。撤去F1和和F2，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿沿KE伸长到伸长到O点，此时弹簧测力计的示数为点，此时弹簧测力计的示数为F，如图，如图(c)所示，在同一张纸上作出所示，在同一张纸上作出F的图示。的图示。(3)改变改变F1和和F2的大小和方向，重复上述的实验和作图。的大小和方向，重复上述的实验和作图。5实验结论实验结论 用表示两个共点力用表示两个共点力F1和和F2的线段为邻边作平行四边的线段为邻边作平行四边形，那么合力形，那么合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。这叫做力的平行四边形定则。的对角线表示出来。这叫做力的平行四边形定则。重点诠释重点诠释 (1)共点的两个力共点的两个力F1、F2的合力的合力F的大小与它们的夹的大小与它们的夹角角有关：有关：夹角夹角越大，合力越小；越大，合力越小；夹角夹角越小，合力越大；越小，合力越大；F1与与F2同向时合力最大，同向时合力最大，F1与与F2反向时合力最小；反向时合力最小；合力大小的取值范围是合力大小的取值范围是|F1F2|FF1F2。(2)三个共点力的合成：三个共点力的合成：三个力共线且同向时，其合力最大，为三个力共线且同向时，其合力最大，为F1F2F3。最小值：最小值：a：当其中两个较小分力之和：当其中两个较小分力之和F1F2大于大于等于第三个分力等于第三个分力F3时，合力时，合力F最小值为零，即最小值为零，即Fmin0。b：如果其中两较小分力之和：如果其中两较小分力之和F1F2F3时，合力最小值时，合力最小值FminF3(F1F2)。合力的取值范围合力的取值范围FminFFmax。2作用在某物体上的两个力，大小分别为作用在某物体上的两个力，大小分别为6 N和和8 N，则它，则它 们的合力最大值和最小值分别是们的合力最大值和最小值分别是 ()A14 N和和2 NB14 N和和0C48 N和和2 N D48 N和和0解析：解析：当两个力同向时，合力最大，当两个力同向时，合力最大，FmaxF1F214 N；当两个力反向时，合力最小，；当两个力反向时，合力最小，FminF2F12 N，故选项故选项A对。对。答案：答案：A互成直角的两个力的合成互成直角的两个力的合成图图252 2求多个共点力的合力的方法求多个共点力的合力的方法 先求任意两个力的合力，再求这个合力与第三个力的先求任意两个力的合力，再求这个合力与第三个力的合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力。合力，依次进行，最终求得全部共点力的合力。3矢量合成规律矢量合成规律 矢量既有矢量既有 又有又有 ，在合成时都遵循平行四边，在合成时都遵循平行四边形定则。形定则。大小大小方向方向自学教材自学教材重点诠释重点诠释1两种特殊情况下合力的计算方法两种特殊情况下合力的计算方法图图253 2力的三角形作图法力的三角形作图法 三角形定则：在求共点力的合成时，有时为了方便，三角形定则：在求共点力的合成时，有时为了方便，往往使用三角形定则，而不是使用平行四边形定则。例如，往往使用三角形定则，而不是使用平行四边形定则。例如，将如图将如图254甲中的两个力甲中的两个力F1和和F2用平行四边形定则合用平行四边形定则合成为合力成为合力F时，将时，将F1始端平移到始端平移到F2的末端形成图乙，这样的末端形成图乙，这样F1和和F2与合力与合力F围成一个闭合的三角形。围成一个闭合的三角形。图图254 三角形定则是平行四边形定则的延伸和推广。三角形定则是平行四边形定则的延伸和推广。在实际应用中有着特殊的作用，比如求极值、判断三在实际应用中有着特殊的作用，比如求极值、判断三力是否构成合力、分力关系等。力是否构成合力、分力关系等。图图2553.如图如图255所示，物体受到大小所示，物体受到大小 相等的两个拉力的作用，每个拉力相等的两个拉力的作用，每个拉力均为均为200 N，二之间的夹角为，二之间的夹角为60，求这两个拉力的合力。求这两个拉力的合力。答案：答案：346.4 N，方向与，方向与F1、F2的夹角均为的夹角均为30。对合力与分力关系的理解对合力与分力关系的理解 例例1关于合力与分力的说法中，正确的是关于合力与分力的说法中，正确的是 ()A合力与分力同时作用在物体上合力与分力同时作用在物体上 B分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的作用时产生的效果是相同的 C合力可能大于分力的大小，也可能小于分力的大小合力可能大于分力的大小，也可能小于分力的大小 D合力与分力是一对平衡力合力与分力是一对平衡力 思路点拨思路点拨解答该题应注意以下三点：解答该题应注意以下三点：(1)合力与分力具有同体性。合力与分力具有同体性。(2)合力与分力具有等效性。合力与分力具有等效性。(3)合力随两分力夹角的增大而减小。合力随两分力夹角的增大而减小。解析解析合力的作用效果与它的分力共同的作用效果相合力的作用效果与它的分力共同的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，如当物体受到合力作用同，它们并不是同时作用在物体上，如当物体受到合力作用时，分力则是按效果命名的，没有施力物体，是不存在的；时，分力则是按效果命名的，没有施力物体，是不存在的；如几个分力是同时作用在物体上的，则合力是按效果得出的，如几个分力是同时作用在物体上的，则合力是按效果得出的，也不是物体受到的，是不存在的，更谈不上是平衡力，也不是物体受到的，是不存在的，更谈不上是平衡力，A、D项错误，项错误，B项正确。两分力大小一定时，分力间的夹角越大，项正确。两分力大小一定时，分力间的夹角越大，合力越小，在夹角未定的情况下，合力与分力的大小关系不合力越小，在夹角未定的情况下，合力与分力的大小关系不能确定，能确定，C项正确。项正确。答案答案BC借题发挥借题发挥 合力与分力是一种等效替代的关系，合力的大小一合力与分力是一种等效替代的关系，合力的大小一般不等于两个分力的大小之和，合力的大小可能大于每般不等于两个分力的大小之和，合力的大小可能大于每个分力的大小，也可能小于每一个分力的大小，还可以个分力的大小，也可能小于每一个分力的大小，还可以与某一个分力大小相等。与某一个分力大小相等。1.如图如图256所示，完全相同的两个所示，完全相同的两个吊灯，左边的吊灯只受一个吊灯，左边的吊灯只受一个A绳拉绳拉力的作用，右边的吊灯受到力的作用，右边的吊灯受到B绳和绳和C绳的共同作用，两灯均处于静止状绳的共同作用，两灯均处于静止状态，则下列说法正确的是态，则下列说法正确的是()图图256 AA绳对灯的拉力与灯重力是等效的绳对灯的拉力与灯重力是等效的 BB、C两绳对灯的拉力与两绳对灯的拉力与A绳对灯的拉力等效绳对灯的拉力等效 CB绳对灯的拉力和绳对灯的拉力和C绳对灯的拉力可以看做绳对灯的拉力可以看做A绳对灯拉绳对灯拉 力的分力力的分力 DA绳的拉力等于绳的拉力等于B绳的拉力和绳的拉力和C绳的拉力的和绳的拉力的和解析：解析：A绳产生的效果是使灯吊在空中，绳产生的效果是使灯吊在空中，B、C两绳产生两绳产生的效果也是使灯吊在空中，所以的效果也是使灯吊在空中，所以A绳的拉力和绳的拉力和B、C绳的绳的拉力是等效的，可以相互替代，拉力是等效的，可以相互替代，B、C两绳的拉力可以看两绳的拉力可以看做做A绳拉力的分力，而绳拉力的分力，而A绳拉力可以看做绳拉力可以看做B、C两绳拉力的两绳拉力的合力。合力。答案：答案：BC合力大小的计算合力大小的计算图图257 例例2杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥，如图迭合梁斜拉桥，如图257所示。挺拔高耸所示。挺拔高耸的的208米主塔似一把利剑直刺穹苍，塔的两侧米主塔似一把利剑直刺穹苍，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是对钢索与竖直方向的夹角都是30，每根钢索，每根钢索中的拉力都是中的拉力都是3104 N，那么它们对塔柱形成，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？的合力有多大？方向如何？思路点拨思路点拨 解析解析把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。下面用两种方法计算这个合力的大小。下面用两种方法计算这个合力的大小。法一：法一：作图法作图法 如图甲所示，自如图甲所示，自O点引两根有向线段点引两根有向线段OA和和OB，它，它们跟竖直方向的夹角都是们跟竖直方向的夹角都是30。取单位长度为。取单位长度为1104 N，则则OA和和OB的长度都是的长度都是3个单位长度。量得对角线个单位长度。量得对角线OC长长为为5.2个单位长度，所以合力的大小为个单位长度，所以合力的大小为F5.21104 N5.2104 N。答案答案5.2104 N方向竖直向下方向竖直向下借题发挥借题发挥求解两力夹角为特殊角时的合力是常见题目求解两力夹角为特殊角时的合力是常见题目 (1)用作图法求合力时，须严格用同一标度作出力的用作图法求合力时，须严格用同一标度作出力的图示，作出规范的平行四边形。图示，作出规范的平行四边形。(2)用计算法求合力时，只须作出力的示意图，对平用计算法求合力时，只须作出力的示意图，对平行四边形的作图要求也不太严格，重点是利用数学方法行四边形的作图要求也不太严格，重点是利用数学方法求解。求解。2两个大小相等的共点力两个大小相等的共点力F1和和F2，当它们的夹角为，当它们的夹角为 90时，合力大小为时，合力大小为F。如果它们的夹角为。如果它们的夹角为60 时，合力为多大？时，合力为多大？求多个力的合力求多个力的合力例例3物体同时受到同一平面内三个共点力的作用，物体同时受到同一平面内三个共点力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是下列几组力的合力不可能为零的是 ()A5 N、7 N、8 NB5 N、2 N、3 NC1 N、5 N、10 N D10 N、10 N、10 N思路点拨思路点拨先判断任意两个力的合力范围，若第三个力在先判断任意两个力的合力范围，若第三个力在这个范围内，则这三个力的合力即可能为零。这个范围内，则这三个力的合力即可能为零。解析解析三力合成，若前两个力的合力可与第三个力大小相三力合成，若前两个力的合力可与第三个力大小相等、方向相反就可以使这三个力合力为零，只要使其第三个等、方向相反就可以使这三个力合力为零，只要使其第三个力在其他两个力合力范围内，就可能使合力为零，即第三个力在其他两个力合力范围内，就可能使合力为零，即第三个力力F3满足：满足：|F1F2|F3F1F2。分析选项分析选项A、B、C、D各组力中前两个力合力范围，只有各组力中前两个力合力范围，只有C中的三个力不满足上述关系，即选项中的三个力不满足上述关系，即选项C中的三个力的合力不中的三个力的合力不可能为零。可能为零。答案答案C借题发挥借题发挥 (1)无论物体受多少个力作用，所有力同向作用时，物无论物体受多少个力作用，所有力同向作用时，物体所受合力最大。体所受合力最大。(2)如果多个力的合力能为零，则合力的最小值为零。如果多个力的合力能为零，则合力的最小值为零。(3)若多个力的合力不能为零，则最大的力与其余力同若多个力的合力不能为零，则最大的力与其余力同向时的合力之差，即为合力的最小值。向时的合力之差，即为合力的最小值。3已知三个分力的大小依次为已知三个分力的大小依次为3 N、5 N、9 N，关于这，关于这三个分力的合力大小，下面给出了四个值：三个分力的合力大小，下面给出了四个值：0 N1 N5 N18 N。其中可能的是。其中可能的是 ()A只有只有 B只有只有C只有只有 D只有只有解析：解析：如果这三个力中任意两个力的和大于第三个力，如果这三个力中任意两个力的和大于第三个力，则合力的范围是：则合力的范围是：0FF1F2F3；如果这三个力中两；如果这三个力中两个最小的力的和小于第三个力，则合力的最小值不可能个最小的力的和小于第三个力，则合力的最小值不可能为零。为零。3 N5 N9 N，因此，因此不可能，不可能，3 N5 N9 N17 N为最大值，为最大值，错。错。答案：答案：A