高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成课堂教学ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成课堂教学ppt课件，共32页。PPT课件主要包含了基础探究，合作探究，实践应用，知识梳理，形成概念掌握新知，同一点，作用线，作用效果，平行四边形，对角线等内容，欢迎下载使用。

一、共点力的合成1.共点力如果几个力同时作用在物体上的 ,或者它们的 相交于同一点,我们就把这几个力叫作共点力。2.合力与分力当物体同时受几个力的作用时,我们可以用一个力来代替它们,且产生的 相同。物理学中把这个力叫作那几个力的 。那几个力则称为这个力的 。
3.力的合成求几个力的 的过程叫作力的合成。
二、平行四边形定则1.平行四边形定则两个共点力合成时,以表示这两个力的有向线段为邻边作 ,这两个邻边之间的 所对应的这条有向线段表示合力的大小和方向,如图所示。2.多个力的合成方法物体受到三个或更多个共点力作用,可用平行四边形定则先求出其中两个力的 ,再求出这个 与第三个力的合力,直到把 都合成进去,最后得到这些力的合力。
(1)作用在同一物体上的几个力一定是共点力。(　 　)(2)共点力一定作用于物体上的同一点。(　 　)(3)两个共点力共同作用的效果与其合力作用的效果相同。(　 　)(4)合力与分力是同时作用在物体上的两个力。(　 　)(5)合力的大小不一定大于分力的大小。(　 　)
(1)两个分力F1、F2中,其中一个分力增大时,其合力F一定增大吗?答案:不一定,若F1、F2方向相反且F1>F2,则F2逐渐增大时,合力F先向F1方向减小后向F2方向增大。
(2)港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车,它是世界上最长的跨海大桥,桥梁采用斜拉索式,假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是α,每根钢索中的拉力都是F。这对钢索对塔柱形成的合力大小能直接相加吗?两条钢索对塔柱形成的合力如何计算?答案:不能,因为两条钢索的拉力不在同一方向上,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,两分力所夹的对角线就表示它们
要点一　合力与分力的关系
1.如图甲所示,把物块挂在一个弹簧测力计的下面,稳定时弹簧测力计的示数为F;如图乙所示,用两个弹簧测力计(方向不同)拉住同一物块,稳定时弹簧测力计示数分别为F1、F2。F与F1、F2有什么关系?F1、F2两个数值相加正好等于F吗?答案:作用效果相同,可以等效替代;不等于。
2.用硬纸板剪出五个宽度相同的长条,其中四个两两长度分别相等,第五个较长些,然后用螺丝铆住(AE与BC、CD不要铆住),如图所示。其中AB表示一个分力,AD表示另一个分力,AC表示合力。(1)改变∠BAD的大小,观察两分力间的夹角变化时合力大小如何变化?答案:(1)合力随着两分力间夹角的增大而减小,随着两分力间夹角的减小而增大。(2)合力一定大于其中一个分力吗?答案:(2)不一定。合力与分力的大小符合三角形三边的关系,由几何知识知,三角形两边之和大于第三边,两边之差小于第三边,因此合力大小的范围|F1-F2|≤F≤F1+F2。等号仅在F1、F2方向相同或相反时取到。例如F1=5 N,F2=5 N,合力0 N≤F≤10 N,合力F的最小值为0 N,比任何一个分力都小。
2.合力与分力的大小关系两分力大小不变时,合力F随两分力夹角θ的增大而减小,随θ的减小而增大。(0°≤θ≤180°)(1)两分力同向(θ=0°)时,合力最大,F=F1+F2,合力与分力同向。(2)两分力反向(θ=180°)时,合力最小,F=|F1-F2|,合力的方向与较大的一个分力的方向相同。(3)合力的取值范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2。合力可能大于某一分力,可能小于某一分力,也可能等于某一分力。
3.三角形定则以表示两个力F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形(如图甲),将F2平移至对边(如图乙),合力为F1的起点指向F2的终点的有向线段,像这样把两个力首尾相接从而求出合力的方法称为三角形定则。
[例1] (多选)下列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B.分力共同作用于物体时产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的C.合力可能大于分力,也可能小于分力D.当两分力间夹角为90°时,增大其中一个力,则合力可能减小
理解合力、分力的关键点
(1)理解合力和分力关系时,要牢牢地抓住“等效”这一点。(2)合力和分力遵循平行四边形定则,作图时先以表示两个分力的有向线段为邻边作出平行四边形,再作出两分力所夹的对角线,即为表示合力的有向线段。
[针对训练1] (多选)已知两个分力的大小为F1、F2,它们的合力大小为F,下列说法中不正确的是(　 　)A.不可能出现FF1同时F>F2的情况C.不可能出现FF1+F2的情况
解析:如果F1与F2大小相等,方向相反,则其合力为零,既小于F1又小于F2,故A错误;如果F1、F2同向,则合力F=F1+F2,既大于F1又大于F2,故B错误;合力F的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2,因此,C错误,D正确。
要点二　求合力的方法——作图法、计算法
如甲、乙两图所示,每人都用100 N的力,人对车或船的作用力都是200 N吗?为什么?答案:车受到人的作用力是200 N,船受到人的作用力小于200 N。人对车的两个力方向相同,人对船的两个力方向不同。
1.作图法根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形,然后用测量工具测量出合力的大小、方向,具体操作过程如下:
2.计算法根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图,然后由几何知识求解对角线所对应的力,即为合力。求合力的三种常见情况如下。
[例2] 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叠合梁斜拉桥,如图所示。挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺苍穹,塔的两侧32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。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°,每根钢索中的拉力都是3×104 N,那么它们对塔柱形成的合力为　　 　N,方向　　　　。
解析:法一　作图法如图甲所示,取单位长度为1×104 N,自O点引两条有向线段OA和OB,它们跟竖直方向的夹角都为30°。则OA和OB的长度都是3个单位长度,以OA、OB为邻边作平行四边形,并连接OC,测量对角线OC长度,其长约为5.2个单位长度,所以合力的大小F≈5.2×1×104 N=5.2×104 N,方向竖直向下。
答案:5.2×104 　竖直向下
(1)作图法求合力时,各个力的图示必须采用同一标度,并且所选力的标度的比例要适当。(2)三个力合力范围的确定。①最大值:三个力方向均相同时,三力合力最大,Fm=F1+F2+F3。②最小值。a.若一个力在另外两个力的和与差之间,则它们的合力的最小值为零。b.若一个力不在另外两个力的和与差之间,则它们的合力的最小值等于三个力中最大的力与另外两个力代数和之差。
[针对训练2] 如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端有一块轻软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为3L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为(　 　)
模型·方法·结论·拓展
绳子的“死结”与“活结”模型
[示例] 如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端H用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG段拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求:(1)细绳AC段的张力TAC与细绳EG段的张力TEG之比;
解析:题图甲和乙中的两个物体M1、M2都处于平衡状态,根据二力平衡可知,竖直细绳拉力大小等于物体的重力;分别取C点和G点为研究对象,受力如图a和b所示。
[示例] 如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端H用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG段拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求:(2)轻杆BC对C端的支持力;
解析:(2)图a中,TAC=TCD,且AC、CD之间的夹角为120°,其合力F=TAC=TCD,则N C=TAC=M1g,方向与水平方向成30°,指向右上方。
答案:(2)M1g,方向与水平方向成30°指向右上方
[示例] 如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻杆HG一端H用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG段拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体,求:(3)轻杆HG对G端的支持力。
科学·技术·社会·环境
物理中的力学知识与生活联系极为密切,很多事物跟“力的合成”知识有关,例如中国古代的石拱桥原理,生活中用到的压榨机、固定电线杆、工地运送瓦片设备、斜拉索大桥结构,科技中用的科学考察船结构等,均涉及“力的合成”知识。中国石拱桥,乃是千百万座石拱桥中的杰出代表之作。千百年来,石拱桥遍布祖国山河大地,随着经济文化的发展而建造,它们是我国古代灿烂文化中的一个组成部分,在世界上曾为祖国赢得荣誉。迄今保存完好的大量古桥,可谓历代桥工巨匠精湛技术的历史见证,显示出我国劳动人民的智慧和力量。1912年,中国首次建造了“通凌”号破冰船和“开凌”号破冰船,排水量均为410吨,功率为688马力。随着南北极考察事业的发展,现代破冰船已成为极地考察的重要装备。