高中物理第三章相互作用第4節(jié)力的合成

第三章第4節(jié)新知預(yù)習(xí)·

巧設(shè)計(jì)名師課堂·

一點(diǎn)通創(chuàng)新演練·大沖關(guān)讀教材·填關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)一關(guān)鍵點(diǎn)二隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)課下作業(yè)綜合提升試身手·夯基礎(chǔ)關(guān)鍵語句歸納關(guān)鍵點(diǎn)三第1頁第2頁第3頁1．能從力作用效果上了解協(xié)力與分力概念，知道共點(diǎn)力概念。2．掌握力平行四邊形定則，會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力協(xié)力。3．會(huì)用直角三角形知識(shí)求共點(diǎn)力協(xié)力。4．知道協(xié)力與分力大小關(guān)系及夾角對(duì)協(xié)力影響。第4頁第5頁[讀教材·填關(guān)鍵點(diǎn)]1．協(xié)力與分力(1)定義：一個(gè)力產(chǎn)生效果跟原來幾個(gè)力共同效果

，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力

，原來幾個(gè)力叫做

。(2)關(guān)系：協(xié)力與分力之間是“

”關(guān)系。協(xié)力分力等效替換相同第6頁2．力合成(1)定義：求幾個(gè)力

過程叫做力合成。力合成實(shí)際上就是要找一個(gè)力去代替幾個(gè)已知力，而不改變其作用效果，即協(xié)力和分力能夠

。(2)平行四邊形定則：兩個(gè)力合成時(shí)，以表示這兩個(gè)力線段為鄰邊作

，這兩個(gè)鄰邊之間對(duì)角線就代表

，這個(gè)法則叫做平行四邊形定則。協(xié)力相互替換平行四邊形協(xié)力大小和方向第7頁[關(guān)鍵一點(diǎn)](1)協(xié)力與分力滿足平行四邊形定則而不是算術(shù)法則，故協(xié)力能夠大于、等于或小于分力。(2)不但力合成遵照平行四邊形定則，一切矢量運(yùn)算都遵照這個(gè)定則。3．共點(diǎn)力假如一個(gè)物體受到兩個(gè)或更多力作用，而且這些力都共同作用在物體

上，或者它們

相交于同一點(diǎn)，這么一組力叫做共點(diǎn)力。共點(diǎn)力合成遵照平行四邊形定則。同一點(diǎn)延長線第8頁[試身手·夯基礎(chǔ)]1．關(guān)于共點(diǎn)力，以下說法中正確是()A．作用在一個(gè)物體上兩個(gè)力，假如大小相等，方向相反，這兩個(gè)力是共點(diǎn)力B．作用在一個(gè)物體上兩個(gè)力，假如是一對(duì)平衡力，則這兩個(gè)力是共點(diǎn)力C．作用在一個(gè)物體上幾個(gè)力，假如它們作用點(diǎn)在同一點(diǎn)上，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力D．作用在一個(gè)物體上幾個(gè)力，假如它們力作用線匯交于同一點(diǎn)，則這幾個(gè)力是共點(diǎn)力第9頁解析：共點(diǎn)力是幾個(gè)力作用于一點(diǎn)或力作用線交于一點(diǎn)力。作用在同一物體上大小相等方向相反兩個(gè)力不一定在同一條直線上，即不一定是共點(diǎn)力。假如受兩個(gè)力且平衡物體，所受力一定是共點(diǎn)力，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確。答案：BCD第10頁圖3－4－12．引體向上是體育課上常做一個(gè)體育運(yùn)動(dòng)，人雙手抓住單杠使身體在空中做上、下運(yùn)動(dòng)，能夠有效鍛煉人上肢及胸部多處肌肉，很多同學(xué)很喜歡這一運(yùn)動(dòng)。如圖3－4－1所表示，在做引體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，雙臂平行時(shí)用力大還是雙臂張開較大角度時(shí)用力大？第11頁答案：雙臂平行時(shí)省力，依據(jù)平行四邊形定則可知，協(xié)力一定時(shí)(等于人重力)，兩臂分力大小隨雙臂間夾角增大而增大，當(dāng)雙臂平行時(shí)，夾角最小，兩臂用力最小。第12頁第13頁1．試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)驗(yàn)證互成角度兩個(gè)力合成時(shí)平行四邊形定則。2．試驗(yàn)原理依據(jù)等效替換法，使一個(gè)力作用效果和兩個(gè)力共同作用效果相同。將橡皮條一端固定，另一端用兩個(gè)力F1、F2使其伸長一定長度，再用一個(gè)力F′作用于橡皮條同一點(diǎn)，使其伸長一樣長度，則F′與F1和F2作用效果相同。所以F′就是F1、F2協(xié)力，作出力F′圖示。再依據(jù)平行四邊形定則作出力F1、F2協(xié)力F圖示，比較F和F′大小和方向是否相同。第14頁3．試驗(yàn)器材方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。4．試驗(yàn)步驟(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上方木板上。(2)用圖釘把橡皮條一端固定在A點(diǎn)，橡皮條另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。第15頁圖3－4－2(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條伸長到某一位置O，如圖3－4－2所表示，統(tǒng)計(jì)兩彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)位置及此時(shí)兩細(xì)繩套方向。(4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)經(jīng)過細(xì)繩套把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到一樣位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F′和細(xì)繩方向。(5)改變兩個(gè)力F1與F2大小和夾角再重復(fù)試驗(yàn)兩次。第16頁5．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩方向畫直線，按選定標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)F1和F2圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過O點(diǎn)畫平行四邊形對(duì)角線，此對(duì)角線即為協(xié)力F圖示。(2)用刻度尺從O點(diǎn)按一樣標(biāo)度沿統(tǒng)計(jì)F′方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)拉力F′圖示。(3)比較F′和平行四邊形定則求出協(xié)力F在大小和方向上是否相同。第17頁6．注意事項(xiàng)(1)正確使用彈簧測(cè)力計(jì)：①使用前要檢驗(yàn)指針是否指在零刻度線上，不然應(yīng)校正零位(無法校正要統(tǒng)計(jì)下零誤差)。還需用鉤碼檢驗(yàn)是否存在示值誤差，若存在，應(yīng)加以校正。②試驗(yàn)中兩只彈簧測(cè)力計(jì)選取方法是：將兩只彈簧測(cè)力計(jì)調(diào)零后互鉤水平對(duì)拉過程中，讀數(shù)相同，則可選；若讀數(shù)不一樣，應(yīng)另換或調(diào)校，直至相同為止。第18頁③使用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)力時(shí)，讀數(shù)應(yīng)盡可能大些，但不能超出它測(cè)量范圍。④被測(cè)力方向應(yīng)與彈簧測(cè)力計(jì)軸線方向一致，拉動(dòng)時(shí)彈簧及掛鉤不可與外殼相碰以防止產(chǎn)生摩擦。⑤讀數(shù)時(shí)應(yīng)正對(duì)、平視刻度。第19頁(2)規(guī)范試驗(yàn)操作：①不要直接以橡皮條端點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，可用一段細(xì)繩連接兩細(xì)繩套，以三繩交點(diǎn)為結(jié)點(diǎn)，應(yīng)使結(jié)點(diǎn)小些，方便準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)結(jié)點(diǎn)O位置。②在同一次試驗(yàn)中，將橡皮條拉長時(shí)結(jié)點(diǎn)O位置一定要相同。③不要用老化橡皮條，檢驗(yàn)方法是用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)拉橡皮條，要重復(fù)做幾次，使橡皮條拉到相同長度看彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)有沒有改變。第20頁④細(xì)繩套應(yīng)適當(dāng)長一些，便于確定力方向。不要直接沿細(xì)繩套方向畫直線，應(yīng)在細(xì)繩套末端用鉛筆畫一個(gè)點(diǎn)，去掉細(xì)繩套后，再將所標(biāo)點(diǎn)與O點(diǎn)連一直線確定力方向。⑤在同一次試驗(yàn)中，畫力圖示所選定標(biāo)度要相同，而且要恰當(dāng)選取標(biāo)度，使所作力圖示稍大一些。第21頁7．誤差分析(1)誤差起源：除彈簧測(cè)力計(jì)本身誤差外，還有讀數(shù)誤差、作圖誤差等。(2)減小誤差方法：①試驗(yàn)過程中讀數(shù)時(shí)眼睛一定要正視彈簧測(cè)力計(jì)刻度，要依據(jù)彈簧測(cè)力計(jì)精度正確讀數(shù)和統(tǒng)計(jì)。第22頁②作圖時(shí)用刻度尺借助于三角板，使表示兩力對(duì)邊一定要平行。因兩個(gè)分力F1、F2間夾角θ越大，用平行四邊形定則作出協(xié)力F誤差ΔF就越大，所以，試驗(yàn)中不要把θ取得太大，但也不宜太小，以60°～120°之間為宜。第23頁1．將橡皮條一端固定在A點(diǎn)，另一端拴上兩根細(xì)繩，每根細(xì)繩分別連著一個(gè)量程為5N、最小刻度為0.1N彈簧測(cè)力計(jì)。沿著兩個(gè)不一樣方向拉彈簧測(cè)力計(jì)。當(dāng)橡皮條活動(dòng)端拉到O點(diǎn)時(shí)，兩根細(xì)繩相互垂直，如圖3－4－3所表示。這時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)可從圖中讀出。第24頁圖3－4－3第25頁(1)由圖可讀得水平和豎直拉力大小分別為________N和________N。(2)在本題虛線方格紙上按作圖法要求畫出這兩個(gè)力及它們協(xié)力。[審題指導(dǎo)]本題主要考查學(xué)生對(duì)基本儀器讀數(shù)情況以及數(shù)據(jù)處理方法和分析比較能力。讀彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)時(shí)，應(yīng)注意首先找零刻度，尤其是豎直放置那個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)是倒置，應(yīng)注意它讀數(shù)方法。第26頁[解析]由題圖能夠看出水平彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)是3.50N，豎直彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)是2.5N。在方格紙上畫這兩個(gè)力及它們協(xié)力時(shí)要使線段長短表示力大小，標(biāo)度應(yīng)統(tǒng)一。第27頁[答案](1)3.502.50(2)如圖所表示第28頁1．對(duì)協(xié)力和分力深入了解(1)因?yàn)閰f(xié)力對(duì)物體作用效果與幾個(gè)分力作用效果相同，所以可用協(xié)力等效替換那幾個(gè)分力。(2)協(xié)力與分力等效替換是可逆，也能夠用幾個(gè)分力來替換一個(gè)協(xié)力。(3)只有同一物體同時(shí)受到力才能合成。(4)不一樣性質(zhì)力也能夠合成，因?yàn)閰f(xié)力與分力是作用效果上一個(gè)等效替換。(5)受力分析中協(xié)力與分力不能同時(shí)出現(xiàn)。第29頁2．協(xié)力與分力大小關(guān)系(1)兩個(gè)力合成：①最大值：當(dāng)兩個(gè)力同向時(shí)，協(xié)力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2，協(xié)力與分力方向相同。②最小值：當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí)，協(xié)力F最小，F(xiàn)min＝|F1－F2|，協(xié)力與分力中較大力方向相同。③協(xié)力范圍：互成角度兩個(gè)共點(diǎn)力協(xié)力大小范圍是|F1－F2|≤F≤F1＋F2。第30頁(2)三個(gè)力合成：①最大值：三個(gè)力同向時(shí)，協(xié)力F最大，F(xiàn)max＝F1＋F2＋F3。②最小值：當(dāng)其中兩個(gè)較小分力和F1＋F2大于等于第三個(gè)分力F3時(shí)，協(xié)力F最小值為零；當(dāng)其中兩個(gè)較小分力之和F1＋F2＜F3時(shí)，協(xié)力最小值Fmin＝F3－(F1＋F2)。第31頁[名師點(diǎn)睛](1)兩個(gè)分力F1、F2大小確定時(shí)，它們夾角越小，協(xié)力越大，夾角越大，協(xié)力越小。(2)三個(gè)力合成時(shí)，假如某個(gè)力介于其它兩個(gè)力協(xié)力范圍之內(nèi)，則這三個(gè)力協(xié)力最小值必定為零。第32頁2．關(guān)于協(xié)力與分力說法中，正確是()A．協(xié)力與分力同時(shí)作用在物體上B．分力同時(shí)作用于物體時(shí)共同產(chǎn)生效果與協(xié)力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生效果是相同C．協(xié)力可能大于分力，也可能小于分力D．當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，增大兩分力間夾角，則協(xié)力一定減小第33頁[審題指導(dǎo)]解答本題時(shí)需要把握以下兩點(diǎn)：(1)協(xié)力與分力作用效果相同，且作用在同一物體上；(2)協(xié)力與分力遵照平行四邊形定則。第34頁[解析]協(xié)力與分力作用效果相同，它們并不是同時(shí)作用在物體上，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)兩分力大小不變時(shí)，由平行四邊形定則可知，分力間夾角越大，協(xié)力越小，協(xié)力可能大于分力(如兩分力間夾角為銳角時(shí))，也可能小于分力(如兩分力間夾角大于120°時(shí))，選項(xiàng)C、D正確。[答案]BCD第35頁(1)協(xié)力與分力是等效替換關(guān)系，若二者分別作用在同一個(gè)物體上時(shí)，其作用效果相同，并不是指物體同時(shí)受到協(xié)力和分力作用。(2)協(xié)力與分力大小關(guān)系可利用平行四邊形定則畫出示意圖分析，協(xié)力大小可能大于每個(gè)分力，也可能小于每個(gè)分力，還能夠與某個(gè)分力相等。第36頁1．圖解法從力作用點(diǎn)起，依兩個(gè)分力作用方向按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2，并把F1、F2作為鄰邊作出平行四邊形，這個(gè)平行四邊形對(duì)角線長度按同一標(biāo)度表示協(xié)力大小，對(duì)角線方向就是協(xié)力方向，通常能夠用量角器直接量出協(xié)力F與某一分力夾角。2．計(jì)算法能夠依據(jù)平行四邊形法則作出示意圖，然后由幾何知識(shí)求解對(duì)角線，即為協(xié)力。以下為求協(xié)力幾個(gè)特殊情況。第37頁圖3－4－4第38頁第39頁推論：當(dāng)F1＝F2＝F3且三力夾角兩兩為120°時(shí)，其協(xié)力F＝0。圖3－4－5圖3－4－6第40頁[名師點(diǎn)睛](1)求協(xié)力時(shí)既要求出其大小又要求出其方向。(2)作圖法與計(jì)算法均為矢量運(yùn)算通用方法。第41頁3．在電線桿兩側(cè)慣用鋼絲繩把它固定在地面上(如圖3－4－7所表示)。假如鋼絲繩與水平地面夾角∠A＝∠B＝60°，每根鋼絲繩拉力都是300N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上協(xié)力。圖3－4－7第42頁第43頁第44頁假如用作圖法求協(xié)力，要統(tǒng)一標(biāo)度，百分比要適當(dāng)，虛、實(shí)線要分清。應(yīng)用計(jì)算法求協(xié)力時(shí)，應(yīng)利用幾何知識(shí)求解協(xié)力大小和方向