3.4 力的合成与分解（教学课件） 2022-2023学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第一册）

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3.4 力的合成与分解人教版（2019）普通高中物理必修第一册同步教学课件目录等效等效等效假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。1.定义 分力 合力等效代替不是多了一个力1.力的合成：求几个力的合力的过程2.力的分解：求一个力的分力的过程 分力 合力力的分解力的合成3.共点力几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点上，这几个力叫做共点力 .3.力的合成法则---同一直线上两个力的合成F1F2两个分力同向相加F合=F1+F2F2F1F合=F1-F2两个分力反向相减如图所示，当F1、F2 互成一定角度时，它们的合力大小还是F1+F2 吗?结论： F ≠ F1 + F2F1F2实验：探究两个互成角度的力的合成规律 你能否设计实验探究两个互成角度两个力的合力？实验器材：实验：探究两个互成角度的力的合成规律 如何提供合力与分力？如何保证合力与分力的作用效果相同？ 两次拉动小圆环，都能使小圆环静止在O点，才能实现合力与分力的作用效果完全一致实验：探究两个互成角度的力的合成规律 在实验过程中，需要记录哪些数据？如何记录？￭力的大小￭力的方向弹簧测力计沿着各自拉线的方向实验：探究两个互成角度的力的合成规律 如何处理记录下来的信息？实验：探究两个互成角度的力的合成规律 在力的图示中，箭头代表方向，长短表示大小，三个力的长度反映大小关系，你能看出合力与分力之间可能存在什么样的图形关系吗？我们用虚线把拉力F的箭头端分别与F1、F2的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形。实验：探究两个互成角度的力的合成规律 如何验证猜想？实验：探究两个互成角度的力的合成规律 要使得测量尽可能地精确，需要注意哪些实验操作细节？1.弹簧测力计在使用之前，应该先水平放置调零。2.测量前，先了解弹簧测力计的量程、单位以及分度值，并且在读数时，眼睛要正视刻度盘。3.实验中施加的力应适当大一些，可减小实验的相对误差。两分力的夹角不宜过大，也不宜过小。4弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行，在同一平面内。沿拉线方向作标记点确定力的方向时，该点与O点之间的距离不要太近，防止确定力的方向时出现较大偏差·￭实验结论 实验表明，在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向，这个规律叫作“平行四边形定则”。3.力的合成法则---互成夹角两个力的合成3.力的合成法则---互成夹角两个力的合成两个力合成时，也可以将两个力首尾相连，其合力为第一个力的起点到第二个力的终点。，这个规律叫作“三角形定则”。起点终点3.力的合成法则---多个力（三个及三个以上力）的合成方法先求两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，以此类推，直到把所有力合为一个力，得到总合力。F1F2F3F4F12F123F1234注：（1）求多个力的合力时，与求解顺序无关。（2）几个力的合力只有一个，是唯一的。①选取同一标度，用力的图示，从力的作用点起，分别作出两个分力F1、F2的图示；②以表示F1、F2的线段为邻边作出平行四边形，从而得到两分力F1、F2所夹的平行四边形的对角线，即表示合力F；③用刻度尺量出该对角线的长度，根据选取的标度计算合力的大小；再量出对角线与某一分力的夹角，表示合力的方向；④当分力的个数多于两个时，可先作出任意两个分力的合力，再将这个合力依次与其他分力合成，最终求出所有分力的合力。★作图法求合力的步骤4.力的分解法则力的分解是否遵守平行四边行定则?力的分解与力的合成互为逆运算4.力的分解法则力的分解力的合成分力F1、F2　合力F（1）力的分解是力的合成的逆运算（2）力的分解同样遵守平行四边形定则 把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力4.力的分解法则拖拉机斜向上拉耙的力F产生了什么效果？使耙克服泥土阻力前进将耙向上提作用效果4.力的分解法则这样的效果能否用两个力F1和 F2来实现？方向怎样？F1、F2与F对物体作用的效果相同力F1、F2可以替代力F，是力F的两个分力4.力的分解法则物体在水平地面上，受到与水平方向夹角为θ斜向右上的力F。分别以水平和竖直方向为x轴和y轴建立直角坐标系，把F分解为沿着两个坐标轴的分力，试在图中作出分力Fx和Fy，并计算它们的大小？Fx=FcosθFy=Fsinθ正交分解： 一个力在两个相互垂直的方向上分解构建物理模型4.力的分解法则G1=GsinθG2=Gcosθ请试写出两个分力G1和G2的大小1、平行四边形定则在位移运算中的应用[探求]人从A到B，再到C的过程中，总位移与两段位移的关系。ABCX1X2X位移矢量相加时也遵从平行四边形定则2、三角形定则矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则（或三角形定则）的物理量标量：只有大小没有方向，求和时按照算术法则相加的物理量三角形定则与平行四边形定则实质一样把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法叫做三角形定则合矢量分矢量另一分矢量★矢量相加法则（1）平行四边形定则（2）三角形定则： 将两个矢量首尾相接，从一个矢量的箭尾指向另一个矢量的箭头的有向线段就是这两个矢量的合矢量。 （3）三角形定则与平行四边形定则在本质上是一样的。例1　(多选)关于两个大小不变的力F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是(　　)A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B．两力F1、F2一定是同一个物体受到的力C．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力D．F一定不随F1、F2的变化而变化解析：A、B对，C错：只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成．合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在．D错：根据矢量合成法则，合力随两分力的变化而变化．变式训练1　两个力F1和F2间的夹角为θ，两个力的合力为F.下列说法正确的是(　　)A．若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F就越小B．合力F可能比任何一个分力都小C．合力F总比任何一个分力都大D．如果夹角θ不变，F1大小不变， 只要F2增大，合力F就必然增大解析：若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F越大，故A错误；由力的合成方法可知，两个力合力的范围|F1－F2|≤F≤F1＋F2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，故B正确、C错误；如果夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，合力可能增大，可能减小，如图所示，故D错误．例3　岸边两人同时用力拉小船，两力的大小和方向如图所示．请分别用作图法和计算法求出这两个力的合力． 例4　如图所示，有五个力作用于同一点O，表示这五个力的有向线段分别为一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知F1＝10 N，则这五个力的合力大小为多少？ 变式训练2　某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1 N大小的力)，对物体所受的合外力说法正确的是(　　)解析：图A中，先将F1与F3合成为F13，然后再将F13与F2合成，由几何关系可得，合力等于5 N，同理，可求得图B中合力等于5 N，图C中合力等于6 N，图D中合力等于零，综上可知D正确．例4　把一个竖直向下的180 N的力分解为两个分力，其中一个分力水平向右，并等于240 N，求另一个分力的大小和方向． 变式训练3　如图所示，将一个已知力F分解为F1和F2，已知F＝10 N，F1与F的夹角为37°，则F2的最小值是(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　　)A．4 N B．6 NC．8 N D．10 N解析：将力F分解为F1、F2两个分力，则F、F1和F2三个力一定能构成一个三角形，如图所示，可以看出，当F2⊥F1时，F2最小，最小值F2＝F sin 37°＝10×0.6 N＝6 N.答案：B变式训练4　如图所示，已知共面的三个力F1＝20 N、F2＝30 N、F3＝40 N作用于物体的同一点上，三个力之间的夹角都是120°，求合力的大小和方向． 感谢您的欣赏