人教版高中物理必修第一册第3章相互作用——力4第1课时力的合成和分解课件

这是一份人教版高中物理必修第一册第3章相互作用——力4第1课时力的合成和分解课件，共52页。
第三章4. 第1课时　力的合成和分解基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标目录索引 基础落实·必备知识全过关一、合力与分力1.合力:假设一个力　　　　　　　　　跟某几个力　　　　　　　　相同,这个力就叫作那几个力的合力。 2.分力:假设几个力　　　　　　　　　跟某个力　　　 　　　相同,这几个力就叫作那个力的　　　　。 　 作用效果相同,相互替代3.合力与分力的关系:等效替代关系。单独作用的效果共同作用的效果共同作用的效果单独作用的效果分力二、力的合成和分解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。3.力的合成和分解遵循的法则——平行四边形定则。所有矢量的合成、分解都遵循的规律(1)内容:在两个力合成时,以表示这两个力的有向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。(2)多个力的合成方法:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力与第三个力的合力,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。4.力的分解方法力的分解是力的合成的　　　　　　,同样遵守　　　　　　　　　　。 5.力的分解依据一个力可以分解为两个力,如果没有限制,同一个力可以分解为_________　　　　　对大小、方向不同的分力。 逆运算平行四边形定则无数三、矢量与标量1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从　　　　　　　　　的物理量叫作矢量。  有方向的量不一定是矢量2.标量:只有大小,没有方向,相加时遵从　　　　　的物理量叫作标量。 平行四边形定则算术法则情境链接 如图所示,俄国寓言故事《天鹅、大虾和梭鱼》中说:“有一次,天鹅、大虾和梭鱼,想把一辆大车拖着跑,它们都给自己上了套,但是天鹅伸着脖子要往云里钻,大虾弓着腰使劲往后靠,梭鱼一心想往水里跳,它们拼命地拉呀拉呀,大车却一动也不动。”现实中天鹅、大虾和梭鱼的力气很小,当然是拉不动大车的,假如它们的力气足够大,请用物理知识分析它们拉不动大车的原因。提示 天鹅、大虾和梭鱼用力方向不一致,大车受到它们的合力小于受到的摩擦力,所以拉不动大车。教材拓展 阅读教材P72,思考下列问题:大扫除时,一个男生可以提起一桶水,两名瘦弱的女生合作能提起同一桶水。那么该男生用的力与两个女生用的力的作用效果是否相同?二者能否等效替代?两个女生共提一桶水时,要想省力,两个人拉力间的夹角应大些还是小些?为什么?提示 男生用的力与两个女生用的力的作用效果相同,可以等效替代。提水时两个女生对水桶拉力的合力的大小等于一桶水所受的重力大小,合力不变时,两分力的大小随着两个力之间夹角的减小而减小,因此夹角越小越省力。易错辨析(1)两个力的合力一定大于任一个分力。(　　)(2)合力与其分力同时作用在物体上。(　　)(3)把一个力分解为两个分力,这两个分力共同作用的效果应当与该力作用的效果相同。(　　)(4)力的合成和力的分解都遵循平行四边形定则。(　　)×合力与分力是等效替代的关系,合力的大小在两个分力之差与两个分力之和之间,合力不一定大于任意一个分力,也可能小于其中任意一个分力。×合力和分力是等效替代的关系,并非同时作用在物体上。 √ √ 重难探究·能力素养全提升探究点一　对合力与分力的理解如图所示,1654年在德国马德堡市,做了著名的马德堡半球实验,各用八匹马组成的两支马队将半球拉开。如果用两头大象来代替两支马队,这两个半球也能被拉开。一头大象的拉力与八匹马的拉力可以相互替代吗?替代的前提是什么?要点提示 可以相互替代。前提是“等效”,即一个力与另外一个力的作用效果相同。合力与分力的三性 【例1】 (多选)关于几个力与其合力的说法正确的是(　　)A.合力的作用效果跟原来几个力共同作用产生的效果相同B.合力与原来那几个力同时作用在物体上C.合力的作用可以替代原来那几个力的作用D.不同性质的力不可以合成AC 解析 由合力和分力的定义可知,A正确;合力和分力是等效替代关系,而不是物体同时受到合力和分力,它们不能同时存在,B错误,C正确;力能否合成与力的性质无关,D错误。方法技巧　(1)理解合力与分力的关系时,要牢牢抓住“等效”这一点。(2)物体不同时受分力与合力,受力分析时,不要多出一个“合力”。对点演练1.关于F1、F2及它们的合力F,下列说法正确的是(　　)A.两力F1、F2一定是同种性质的力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.合力F一定等于F1、F2大小之和 B解析 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,合力是原来几个分力的等效替代,分力可以是不同性质的力,分析物体的受力时,合力与分力不能同时存在,合力F与分力效果相同,不一定等于两分力大小之和,所以选项B正确。探究点二　力的合成两人同拉一辆车,如图所示,每人都用100 N的力拉,车受到的拉力一定是200 N吗?要点提示 不一定。两个力的合力并非等于两个力大小之和,应根据平行四边形定则,用作图或者计算的方法求得合力。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,具体操作流程如下:2.计算法可以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,即为合力。以下为求合力的三种特殊情况:3.合力与分力的大小关系(1)两个力共线时,其合力的大小范围:①最大值:当两个分力同向时,合力F最大,Fmax=F1+F2,合力与分力方向相同。②最小值:当两个力反向时,合力F最小,Fmin=|F1-F2|,合力与分力中较大的力方向相同。(2)两分力成某一角度θ时,如图所示,合力大小的范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2(3)当两分力大小不变时,夹角θ越大,合力就越小。(4)合力可以大于等于两分力中的任何一个力,也可以小于等于两分力中的任何一个力。4.多个力的合成(1)逐次合成法:多个力的合成的基本方法仍是平行四边形定则。具体做法是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。(2)合成技巧:①优先将共线的分力合成。②优先将相互垂直的分力合成。③两分力大小相等且夹角为120°时,合力大小等于分力大小,方向沿它们夹角的角平分线方向。④结合有关的几何推论。特别提示　力是矢量,两个力的合成不是简单的相加,它遵循平行四边形定则,故合力大小不仅取决于两分力的大小,也取决于两分力的方向。【例2】 (2023广东广州高一期末)如图所示,水平横梁一端A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一重为100 N的重物,ÐCBA=30°。则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(　　)A.100 N B.86.6 NC.50 N D.20 NA 解析 轻绳跨过滑轮,则轻绳BC段、BD段拉力相等,F1=F2=mg=100 N,夹角为120°,根据平行四边形定则,二力合成如图所示,由于F1=F2,所以平行四边形为菱形,两力夹角为120°,所以F1、F2的合力F=F1=F2=100 N,即绳子对滑轮的作用力大小为100 N,故A正确。方法技巧　计算法求合力常用的几何知识(1)应用直角三角形中的边角关系求解,用于平行四边形的两边垂直或平行四边形的对角线垂直的情况。(2)应用等边三角形的特点求解。(3)应用相似三角形的知识求解,用于力的矢量三角形与实际三角形相似的情况。【例3】 (2023四川泸州高一期中)同一平面内的三个力,大小分别为3 N、8 N、12 N,方向未确定。若这三个力同时作用在某一物体上,则该物体所受这三个力的合力不可能为(　　)A.0.99 N B.1.99 NC.9.99 N D.19.99 NA 解析 三个共点力方向相同时,合力最大,所以最大值为3 N+8 N+12 N=23 N, 3 N、8 N合力范围是5 N≤F≤11 N,则3 N、8 N、12 N最小值为1 N,即3 N、8 N、12 N合力范围是1 N≤F合≤23 N,故A正确。方法技巧　三个共点力的合力范围(1)最大值:当三个力同向共线时,合力最大,为三者之和。(2)最小值:①当任意两个分力之和大于第三个力时,其合力最小值为零。②当最大的一个分力大于另外两个分力的算术和时,其合力最小值等于最大的一个分力减去另外两个分力的算术和的值。对点演练2.(2023上海华东师范大学附中高一期中)三个共点力F1=1 N、F2=3 N、F3=5 N的合力大小不可能是(　　)A.0 B.1 NC.6 N D.9 NA 解析 此三个力合力的最大值为F合max=(1+3+5) N=9 N,此三个力合力的最小值为F合min=(5-1-3) N=1 N,可知0不在此范围内,故选A。探究点三　力的分解如图所示,取一根细线,将细线的一端系在左手中指上,另一端系上一个重物。用一支铅笔的一端顶在细线上的某一点,使铅笔保持水平,铅笔的另一端置于手掌心,细线的下段竖直向下。请做一做,说出你的感觉,并思考重物竖直向下拉细线的力产生什么作用效果?要点提示 手指被拉、掌心被压的感觉。重物竖直向下拉细线的力会产生两个效果:沿着上边斜线方向斜向下拉紧细线,沿着铅笔方向向左压紧铅笔。1.对力的分解的理解(1)在力的分解中,合力是实际存在的,分力是虚拟的,并不存在。(2)一个力分解为两个力,从理论上讲有无数组解。因为同一条对角线可以构成的平行四边形有无穷多个(如图所示)。2.力分解时有、无解的讨论力分解时,有解或无解,简单地说就是代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形)。若可以构成平行四边形(或三角形),说明合力可以分解成给定的分力,即有解。如果不能构成平行四边形(或三角形),说明该合力不能按给定的力分解,即无解。具体情况有以下几种:(1)已知合力、两个分力的方向,有一组解,如图甲所示。甲 (2)已知合力、两个分力的大小(同一平面内),无解或有两组解,如图乙所示。乙 (3)已知合力、一个分力的大小和方向,有一组解,如图丙所示。 丙 (4)已知合力以及合力的一个分力的大小和另一个分力的方向。①当F1=Fsin θ时,有一组解,如图丁所示。丁 ②当F1