高中物理教科版 (2019)必修 第一册4 力的合成背景图免费课件ppt

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力是物体间的相互作用，使物体的运动状态发生改变或使物体发生形变。
力是矢量，有大小和方向，作用在物体上产生加速度。
在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。
在力学、工程学和物理学等领域中广泛应用，如求多个力的合力、分析物体的受力情况等。
求几个力的合力的过程或方法叫做力的合成。
力的合成是物理学中重要的概念之一，通过力的合成可以求出多个力的合力，从而简化问题。
两个向量合成时，以表示这两个向量的线段为邻边作平行四边形，这个平行四边形的对角线就表示合向量的大小和方向。
适用于两个向量的合成，且这两个向量在同一平面内。
平行四边形定则的适用条件
首先画出两个向量，然后以这两个向量为邻边作平行四边形，最后测量对角线的长度和方向。
平行四边形定则的操作步骤
两个力（或其他矢量）合成时，将一个力的起始点移动到另一个力的终止点，合力为第一个力的起点到第二个力的终点的连线。
适用于两个力的合成，且这两个力首尾相连可以构成一个三角形。
在力的合成中，可以通过三角形法则求出两个力的合力大小和方向，例如求两个共点力的合力时，可以先将两个力首尾相连，然后测量连线的长度和方向即可得到合力的大小和方向。
物体所受合力为零，即各力在任意方向上的分力代数和为零。
平衡状态是物体运动状态的一种特殊情况，即加速度为零的状态。
平衡状态与运动状态关系
物体在受到多个共点力作用时，保持静止或匀速直线运动的状态。
共点力作用下物体平衡状态描述
ΣF=0（其中ΣF表示物体所受各力的合力）
平衡条件公式推导与理解
根据牛顿第二定律F=ma，当物体处于平衡状态时，加速度a为零，因此合力F也为零。
平衡条件公式表示物体在受到多个共点力作用时，各力之间必须满足一定的关系才能保持平衡状态。这种关系可以通过力的合成与分解来求解。
例题一个物体在水平面上受到三个共点力的作用而保持平衡，已知其中两个力的大小和方向，求第三个力的大小和方向。思路点拨首先根据平衡条件公式ΣF=0，将已知的两个力进行合成，得到一个与第三个力大小相等、方向相反的合力。然后，根据这个合力的大小和方向，求出第三个力的大小和方向。例题一个物体在斜面上保持静止，求物体所受的支持力和摩擦力的大小。
典型例题解析与思路点拨
思路点拨首先根据平衡条件公式ΣF=0，将物体所受的重力分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面向下的分力。然后，根据物体在斜面上保持静止的条件，可以列出两个平衡方程，分别求解支持力和摩擦力的大小。
通过实验探究共点力作用下物体的平衡条件。
弹簧测力计、细绳、钩码、滑块等。
实验操作：探究共点力平衡条件
2. 在滑块上逐渐增加钩码，观察弹簧测力计的示数变化，并记录数据。
1. 将滑块放置在水平面上，用细绳系住滑块的一端，并通过弹簧测力计拉住细绳的另一端。
3. 分析数据，找出使滑块保持平衡的条件，即满足平衡条件公式ΣF=0的力的组合。
4. 改变拉力的方向或大小，重复上述实验步骤，验证平衡条件公式的普适性。
根据力的平行四边形法则，将一个力分解为两个或两个以上的分力。
一般采用平行四边形法则，也可根据实际情况进行分解，如按力的作用效果分解。
更好地分析物体受力情况，为力的合成或平衡问题提供便利。
力的分解原则和方法概述
将重力分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面的分力，有助于分析物体在斜面上的运动情况。
将悬挂物体的重力分解为绳子拉力和物体对绳子的拉力，有助于分析绳子的受力和物体的运动情况。
将滑动摩擦力分解为水平方向的分力和竖直方向的分力，有助于分析物体在水平面上的运动情况。
按实际作用效果进行力的分解示例
应用场景：适用于分析物体在多个力作用下的平衡问题或运动问题。
选择合适的正交坐标系，使问题简化；
利用正交分解法求解合力或平衡条件。
定义：正交分解法是将一个力分解为两个相互垂直的分力的方法。
分别求出各分力在正交坐标系上的投影；
正交分解法应用与技巧分享
例题一个物体在水平面上受到三个力的作用，分别为F1、F2和F3，求物体所受的合力。
典型例题剖析与解题思路
先对物体进行受力分析，明确各力的方向和大小；
选择合适的正交坐标系，将各力分解为水平和竖直方向的分力；
分别求出各分力在正交坐标系上的合力；
利用平行四边形法则求出物体所受的合力。
例题：一个物体在斜面上静止不动，求物体所受的支持力和摩擦力。
对物体进行受力分析，明确物体受到重力、支持力和摩擦力的作用；
将重力分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面的分力；
根据平衡条件求出支持力和摩擦力的大小和方向。
既有大小又有方向的量，在物理学中通常被称作矢量。
可用带箭头的线段表示，线段长度代表矢量大小，箭头指向代表矢量方向。
矢量遵循平行四边形定则进行运算，结果仍为矢量。
矢量加减法满足交换律和结合律，但需注意方向性。
将两个矢量首尾相接，以第一个矢量的起点为起点，第二个矢量的终点为终点，作一线段即为两矢量之和。
将两个矢量首尾相接，以第二个矢量的终点为起点，第一个矢量的终点为终点，作一线段并反向延长，即为两矢量之差。
矢量加减法运算规则讲解
矢量在力学中应用场景举例
在力学中，经常需要将多个力合成为一个力或将一个力分解为多个分力，此时需运用矢量加减法进行计算。
在描述物体运动状态时，需考虑速度、加速度等矢量的合成与分解，以准确描述物体运动状态。
在碰撞等物理过程中，动量守恒定律是重要原理之一，其中涉及动量的矢量运算。
通过实验验证矢量加减法运算规则及平行四边形定则的正确性。
弹簧测力计、细绳、木板、图钉等。
实验操作：验证矢量运算规律
将木板平放，用图钉固定一张白纸。
用细绳系住两个弹簧测力计，分别施加不同大小和方向的力，记录力的大小和方向。
根据力的大小和方向，用带箭头的线段表示出各个力，并画出平行四边形。
验证平行四边形的对角线是否等于两个力的合力，从而验证矢量加减法运算规则及平行四边形定则的正确性。
两物体相互接触、接触面粗糙、有正压力、有相对运动或相对运动趋势。
静摩擦力、滑动摩擦力和滚动摩擦力。
摩擦力产生条件和分类介绍
静摩擦力的大小与物体所受外力大小相等，方向与物体相对运动趋势方向相反。
静摩擦力大小和方向判断方法
静摩擦力方向与物体相对运动趋势方向相反，与物体运动方向无关。
摩擦系数与接触面材料、粗糙程度、温度等因素有关，与接触面积大小无关。
滑动摩擦力与正压力成正比，即正压力越大，滑动摩擦力越大。
滑动摩擦力与正压力关系
F = μN，其中F为滑动摩擦力，μ为摩擦系数，N为正压力。
滑动摩擦力公式推导与理解
摩擦力对物体运动影响案例分析
滑动摩擦力在传送带中应用
传送带上物体随传送带运动时，物体受到传送带对其施加的滑动摩擦力作用，从而保持相对静止并向前运动。
静摩擦力在平衡状态中应用
静止在斜面上的物体，受到重力、支持力和静摩擦力作用而保持平衡状态。当外力逐渐增大时，静摩擦力也逐渐增大以保持物体平衡；当外力超过最大静摩擦力时，物体开始滑动。
刹车时，车轮与地面间产生摩擦力，使车辆减速并最终停止。
受力分析的第一步是明确研究对象，可以是一个物体，也可以是一个系统。
对研究对象进行受力分析，找出所有作用在其上的力，包括重力、弹力、摩擦力等。
确定研究对象和受力情况
在研究对象的周围画出所有作用力的示意图，用箭头表示力的方向。
在受力示意图上标明每个力的方向，确保方向准确无误。
画出受力示意图并标明方向
根据牛顿第一定律或第二定律，列出平衡方程或动力学方程。
将已知量代入方程，求解未知量，得出力的合成结果。
根据平衡条件列方程求解
对求解结果进行检验，确保其符合实际情况和物理规律。
检查结果并讨论多种可能性
分析求解结果，讨论在不同条件下可能出现的不同结果，以及这些结果对实际应用的影响。
设置一定难度的综合题，考察学生运用力的合成原理分析复杂物理现象的能力。
通过选择题或填空题，考察学生对力的合成基本原理的掌握情况，包括力的矢量性、平行四边形定则等。
设计实验题或计算题，要求学生应用力的合成原理解决实际问题，如求合力大小和方向等。
从四个选项中选出正确的答案，考察对力的合成概念的理解。
根据题目要求填写空白处，巩固对力的合成基本公式的记忆。
给定物理量，要求学生进行计算并得出正确结果，加深对力的合成原理的理解。
设计实验方案，通过实验验证力的合成原理，培养学生的实验操作能力。
给出每道题目的正确答案及详细解析，帮助学生理解解题思路和方法。
指出学生在解题过程中容易出现的错误和易混淆的概念，提醒学生注意。
建议学生加强理解和记忆力的合成基本原理和公式，多做练习题以提高应用能力。
预告下一讲将学习的内容，如力的分解、平衡条件等，让学生提前预习并做好学习准备。