高一物理鲁教版必修1配套课件：5.1 力的合成.ppt

第1节 力的合成一、共点力的合成1．共点力：几个力如果都作用在物体 的同一点，或它们的作用线相交于同一 点，这几个力叫共点力．2.一个力产生的效果如果能跟原来几个力 共同作用在物体上时产生的效果相同，这 个力就叫做那几个力的合力，原来的几个 力叫做这个力的分力 合力与分力的关系是“等效替代”O.O.F1F2F知识复习：一条直线上的力的合成F2F1F=F1 + F2F2F1F=F1 - F2二力同向二力反向3.求几个力的合力的过程或方法，叫做力的 合成 [重点诠释]合力与分力的关系(1)等效性：合力与分力在作用效果上是等效的，可相互替代2)同体性：合力与它的分力是相对对于同一个物体而言的，作用在不同物体上的力不能求合力3)同时时性：合力与分力具有同时时存在的关系且当某一个分力发发生变变化时时，其合力也随之发发生变变化4)合力与其几个分力的等效替代是可逆的，也可用那几个力来等效替代合力5)合力与其几个分力对对物体的作用效果相同，但不能理解为为物体在受几个分力作用的同时还时还 受到了合力的作用，受力分析时时分力与合力不能同时时出现现1．将两个力F1和F2合成F，则则下列说说法正确的是( )A．F1、F2和F是同时时作用在同一物体上的三个力B．F1、F2和F是同种性质质的力C．F的作用效果与F1、F2同时时作用的总总效果相同D．F1和F2可能是作用在两个不同物体上的力解析： F1和F2的合力为为F，则说则说 明F1与F2共同作用效果与F的作用效果相同，即F可以替代F1和F2，F1和F2也可替代F，并不是又多出了一个力。

理解它们应们应 注意：(1)F1和F2可以是不同性质质的力；(2)F1与F2必须须作用在同一个物体上故选选C答案：C如果力F1、F2不在同一直线上，它们的合力该怎样求呢?F1F2二、共点力合成的平行四边形定则1.互成角度的两个力的合成时,可以用表示 这两个力F1和F2的线段为邻边作平行四边 形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的 大小和方向,这个法则叫做平行四边形定则 .互成角度的两个力的合成时，满足平行四边形定则研究表明：F大小：长度方向：角度θ F1F2oF2F合·F1O求两个力的合力时，可分别用表示这两个力的线段 为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线对角线就代表 合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则平行四边形定则3 3、结论、结论：：若已知两个分力的大小和方向 ，如何运用平行四边形定则求出合 力的大小和方向？想一想想一想注意：同一直线上力的合成是 平行四边形定则应用的特例1、作图法(即力的图示)求合力 15NF1F2F合530力的合成规律例：已知F1=45N，方向水平向右F2=60N， 方向竖直向上，求F合=？大小F合=15X5N=75N方向：与F1成53° 斜向右上方作图时的注意事项： （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。

2、计算法求合力 力的合成规律上例中根据平行四边形定则可作出下图:F1F2F合由直角三角形可得θ方向：与F1成sinθ= 4/5斜向右 上方４、合力与分力的大小关系： 1、在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的 夹角越大，合力越小演示） （1）当两个分力方向相同时（夹角为00） 合力最大，Ｆ＝F1 + F2 合力与分力同向； （2）当两个分力方向相反时（夹角为1800）合力最小，Ｆ＝︱F1 - F2︱ 合力与分力F1 、F2中 较大的同向 （3）合力大小范围 ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2 （４）合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力 ，还可能等于某一分力．如果两个分力大小相等，在合力不变 的情况下，夹角变大，两个分力大小如 何变化？合力不变的情况下，夹角越大，两 个等值分力的大小越大讨论讨论4、多力合成的方法 ：F1F2 F3F4F12F123F1234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 成为止，最后得到的结果就是 这些力的合力逐次合成法v在一个平面内有六个共点 力，它们的大小分别是Ｆ 、２Ｆ、 ３Ｆ、４Ｆ、５Ｆ、６Ｆ ，相互夹角均为６０度， 如图所示，则它们的合力 的大小为多少？方向如何 ？O1F2F3F4F5F6F60O例题２：实验器材:木板一块，白纸，图钉若干，橡皮条一段，细绳，弹 簧秤两个，三角板，刻度尺，量角器。

实验目的:验证力的合成满足平行四边形定则2.验证平行四边形定则问题1、合力与分力产生的效果相同如何实现？问题2、力的大小、方向如何确定？第一次用2个力和第二次用1个力拉橡皮筋 到相同的位置（标为O点）力的大小通过弹簧秤测量力的方向即细线所在的方向（应用两点确 定一条直线画出）此实验是要用互成角度的两个力与一个力产生相同的 效果（即：使橡皮条伸长到同一位置），看其用平行 四边形定则求出的合力与这一个力是否在实验误差允 许范围内相等，如果在实验误差允许范围内相等，就 验证了力的平行四边形定则实验原理:SF2F1SFOO实验步骤: 1．用图钉把一张白纸钉在水平桌面上的方木板上2．用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，用两 条细绳套结在橡皮条的另一端 3．用两个弹簧秤分别钩住两个细绳套，互成角度 地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O （如图所示） A O4．用铅笔描下结点O的位置和两 条细绳套的方向，并记录弹簧秤 的读数在白纸上按比例作出两 个弹簧秤的拉力F1和F2的图示， 利用刻度尺和三角板根椐平行四 边形定则求出合力F5．只用一个弹簧秤，通过细绳套把橡皮条的结点 拉到与前面相同的位置O,记下弹簧秤的读数和细绳 的方向.按同样的比例用刻度尺从O点起做出这个弹 簧秤的拉力F'的图示。

6．比较F'与用平行四边形定则求得的合力F，在实 验误差允许的范围内是否相等7．改变两个分力F1和F2的大小和夹角再重复实验 两次,比较每次的F与F '是否在实验误差允许的范围 内相等实验现象：表示合力F'的有向线段与平行四 边形的对角线F在实验误差允许的范围内重合 实验结论：两个互成一定角度的共点力的合力 ，可以用这两个力的有向线段为邻边所画的平 行四边形的对角线来表示对角线的长度表示 合力的大小，对角线的方向就是合力的方向2．“验证验证 力的平行四边边形定则则”的实验实验 情况如图图甲所示，其中A为为固定橡皮筋的图钉图钉 ，O为为橡皮筋与细绳细绳 的结结点，OB和OC为细绳为细绳 图图乙是在白纸纸上根据实验结实验结 果画出的图图1)图图乙中的F与F′两力中，方向一定沿AO方向的是________2)本实验实验 采用的科学方法是 ( )A．理想实验实验 法 B．等效替代法C．控制变变量法 D．建立物理模型法解析：“验证验证 力的平行四边边形定则则”的实验实验 采用了等效替代法，实验实验 中用一个弹弹簧测测力计计拉时时肯定沿AO方向，而根据平行四边边形定则则画出来的合力一定有误误差。

答案：(1)F′ (2)B思考2：[例1] 关于合力与分力，下列说说法正确的是 ( )A．合力与分力是物体同时时受到的力B．合力比分力大C．合力是各分力共同作用时产时产 生效果的等效替代D．两物体间间的一对对相互作用力的合力为为零[思路点拨拨] 解答此题时应题时应 注意以下关键键点：(1)理解合力与分力概念时时抓住“等效”、“替代”四个字2)理解合力概念，合力不等于“力之和”，力的合成遵循平行四边边形定则则3)有相互作用力的受力物体是相互作用的两个物体[解析] 物体受两个力，可用其合力等效替代，物体受某个力可用其两个分力替代，不可重复分析，A错错；力的合成遵守平行四边边形定则则，而不是代数法则则，合力可大于分力，也可小于其分力，B错错；合力与分力的概念就是依据其作用效果的等效替代提出的，C对对；只有同一物体所受的力可以根据效果等效替代，两物体相互作用力作用于两个物体不能合成，D错错[答案] C(1)合力与分力的“等效”指的是合力的作用效果跟物体受到的两个(或多个)力的作用效果相同强调调的是作用效果相同，而不是增加了新的作用2)合力的范围围两个力的合成三个力的合成合力的最大值值两个力同向时时合力最大Fmax＝F1＋F2三个力同向时时合力最大Fmax＝F1＋F2＋F3合力的最小值值两个力方向相反时时合力最小Fmin＝|F1－F2|(1)当其中一个力在另外两个力的合力的取值值范围围之内时时，合力F最小值为值为 零，即Fmin＝0(2)当其中两个较较小力之和F1＋F2

如图图所示，当θ＝0°时时，F＝F1＋F2；当θ＝180°时时，F＝|F1－F2|，以上分别为别为 合力F的最大值值和最小值值当F1＝F2且夹夹角θ＝180°时时，合力F＝0，小于任何一个分力；当F1＝F2且夹夹角θ＝120°时时，合力F＝F1＝F2选项选项 D正确答案：D[例2] 物体受到两个力F1和F2，F1＝30 N，方向水平向左，F2＝40 N，方向竖竖直向下，求这这两个力的合力F[思路点拨拨][答案] 大小50 N，方向与F1成53°角求合力的方法(1)作图图法：要选择统选择统 一标标度，严严格作出力的图图示及平行四边边形，用统统一标标度去度量作出的平行四边边形的对对角线线，求出合力的大小；再量出对对角线线与某一邻边邻边 的夹夹角，求出合力的方向2)计计算法：作出力的合成的示意图图，将求解合力的物理问题转问题转变变成几何问题问题 ，充分利用数学知识识来解决该问题该问题 例如，直角三角形中的勾股定理、三角函数的定义义、正弦定理和余弦定理等1．上题题中若F1＝F2＝20 N，夹夹角为为60 °，则则二力的合力是多大？解析：(1)用3 mm的线线段代表5 N，作出F1、F2的线线段长长12 mm，并标标明方向如图图所示。

2)以F1、F2为邻边为邻边 作平行四边边形，连连接两邻邻边边所夹夹的对对角线线3)用刻度尺量出表示合力的对对角线长线长 度为为21 mm，合力的大小为为35 N4)合力的方向沿F1、F2夹夹角的平分线线答案：35 N(34.6 N)，方向沿两分力夹夹角的平分线线或与任一分力夹夹角为为30°[例3] 在“验证验证 平行四边边形定则则”的实验实验 中：有位同学把橡皮筋的一端固定在木板上，用两个弹弹簧测测力计计把橡皮筋的另一端拉到某一确定的O点，以下操作中正确的是 ( )A．同一次实验过实验过 程中，O点位置允许变动许变动B．实验实验 中，弹弹簧测测力计计必须须保持与木板平行，读读数时视线时视线 要正对弹对弹 簧测测力计计刻度C．橡皮筋应应与两绳夹绳夹 角的平分线线在同一直线线上D．实验实验 中，把橡皮筋的另一端拉到O点时时，两个弹弹簧测测力计计之间夹间夹 角取90°，以便算出合力大小[思路点拨拨] 根据该实验该实验 的原理和设计设计 方案分析各操作的要领领[解析] 实验实验 中两个分力与合力的作用效果通过结过结 点O的位置体现现，因此O点的位置不能变动变动 ，A错错；弹弹簧测测力计计应应与木板平行，使读读数与绳绳的作用力相等，读读数时视线时视线 正对对刻度线线以减小读读数误误差，B。