物理:3.4《力的合成》课件(新人教版必修1)

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1、第三章 相互作用学案4力的合成一首优美动听的《清江放排》勾勒出了一幅放排工艰辛劳动的情景,在逆水行舟时,放排工在岸上背驼缆绳,唱着响亮的劳动号子,将竹排在逆水中向前缓慢拉动,如图所示。你能从力学的角度上解释它的道理吗?假设有机动船的话,就不要人拉了。机械推力就可以使船逆水而上,但在没有机械动力的情形下,两岸的拉力F1、F2可以产生与机械动力相同的效果——也能使船逆水而上。学点1力的合成⑴合力与分力①定义:一个力产生的效果跟几个力的共同作用产生的效果相同,则这个力就叫那几个力的合力,那几个力叫做分力。②两

2、点诠释合力与分力的关系。a.合力与分力是一种等效替代的关系,即分力与合力虽然不同时作用在物体上,但可以相互替代,能够相互替代的条件是分力和合力的作用效果相同,但不能同时考虑分力的作用与合力的作用。b.两个力的作用效果可以用一个力替代,进一步想,满足一定条件的多个力的作用效果也可由一个力来替代。⑵力的合成①定义:求几个力的合力的过程叫做力的合成。②说明:力的合成的实质是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力,而不改变其作用效果的方法。(3)探究力的合成的法则实验装置如图3-4-1所示。探究过程:①在长木

3、板上用图钉固定一张白纸,在白纸上用图钉固定一个橡皮筋;②在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套,用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋,记下结点的位置O,弹簧测力计的示数和细绳套的方向,即两分力F1、F2的大小和方向;③再用一个弹簧测力计拉细绳套,拉到结点位置O,记下此时的力F的大小和方向;④选定标度,作出力F1、F2、F的图示;⑤以F1、F2为邻边作平行四边形,并作出对角线,如图3-4-2所示。实验结论:F和对角线F′在误差范围内重合,说明两个力合成时,用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,则平行四边形的对角线

4、所代表的力与合力的大小和方向是相同的。注意事项:①在使用弹簧测力计拉细绳套时,要使测力计的弹簧与细绳套在同一直线上,弹簧与木板面平行,避免弹簧与测力计壳有摩擦;②作力的图示时,标度要统一。图3-4-1图3-4-2(4)平行四边形定则①内容:两个力合成时,以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就代表合力的大小和方向,这个法则叫做平行四边形定则。说明:平行四边形定则是矢量运算的基本法则。②应用平行四边形定则求合力的三点注意a.力的标度要适当b.虚线、实线要分清,表示分力和合力的两条邻

5、边和对角线画实线,并加上箭头,平行四边形的另两条边画虚线;c.求合力时既要求出合力的大小,还要求出合力的方向,不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角。【例1】两个小孩拉一辆车子,一个小孩用的力是45N,另一个小孩用的力是60N,这两个力的夹角是90°,求它们的合力。【答案】合力大小为75N,方向与45N的力成53°角。【解析】解法一:如图3-4-3甲所示,选择标度,作出F1、F2的图示,利用三角板作出平行四边形,画出对角线,用15N的标度去度量F,得出F=75N。再用量角器量得F与F1之间的夹角为5

6、3°。解法二:根据平行四边形定则,作出如图3-4-3乙所示的力的示意图,利用勾股定理求出合力。N=75N,tanθ=F2/F1=60/45≈1.33,所以θ=53°。甲乙图3-4-3【评析】求两分力的合力的方法一般有两种:①图解法;②计算法,利用这两种方法各有利弊,图解法简单、直观,但不精确;计算法虽然精确,但对学生数学水平要求较高。如图3-4-4所示,为使电线杆稳定,在杆上加了两根拉线CA和CB,若每根拉线的拉力都是330N,两根拉线间的夹角为60°角.求拉线拉力的合力大小和方向.【答案】520N向竖

7、直向下图3-4-4⑶多个力合成的方法如果有两个以上共点力作用在物体上,我们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。说明:①平行四边形定则只适用于共点力的合成,对非共点力的合成不适用。②今后我们所研究的问题,凡是涉及力的运算的题目,都是关于共点力方向的问题。学点2共点力⑴共点力:一个物体受到两个或更多个力的作用,若它们的作用线交于一点或作用线的延长线交于一点,这一组力就是共点力。⑵平行四边形定

8、则只适用于共点力。【例2】有5个力作用于一点O,这5个力构成一个正六边形的两邻边和三条对角线,如图3-4-5所示,设F3=10N,则这5个合力的大小为多少?【答案】30N图3-4-5【解析】根据图形的对称性和力的平行四边形定则求解。解法一:根据对称性,其合力的方向一定沿力F3的方向(F1与F5合成,F2与F4合成)。在图中作出这些力合成的平行四边形,由图3-4-6可知力F1与F5的夹角为120°,它们的大小相等,合力在其夹角的平分线上,合力

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