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(共38張PPT)
第三章
相互作用——力
力的合成和分解(一)
4
導(dǎo)入新課
一個(gè)靜止的物體，在某平面上受到五個(gè)力作用，你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？
如果我們能“用一個(gè)力的單獨(dú)作用來(lái)替代那五個(gè)力的共同作用，而效果不變”，即等效替代，那么上述問(wèn)題不就迎刃而解了嗎！
一個(gè)靜止的物體，如果在某平面上只受到一個(gè)力作用，那么你能判斷它將向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)嗎？
曹沖稱象
觀察生活
1.定義：如果一個(gè)力產(chǎn)生的作用效果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的作用效果相同，那么這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力。那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。
2.思想方法：在實(shí)際問(wèn)題中，就可以用這個(gè)力來(lái)代替那幾個(gè)力，這就是力的等效替代。而不是物體又多受了一個(gè)力。
一.合力和分力概念
3.等效替代的實(shí)例：初中電學(xué)中的總電阻和各分電阻的關(guān)系。
等效替代
觀察生活
等效
兩個(gè)力的作用效果與一個(gè)力的作用效果相同
兩個(gè)小孩與一個(gè)大人同樣提起一桶水
觀察生活
一根繩子與兩根繩子同樣可以使燈靜止于同一位置
等效
1.定義：如果一個(gè)力產(chǎn)生的作用效果跟幾個(gè)力共同產(chǎn)生的作用效果相同，那么這個(gè)力叫做那幾個(gè)力的合力。那幾個(gè)力叫做這個(gè)力的分力。
2.說(shuō)明：在實(shí)際問(wèn)題中，就可以用這個(gè)力來(lái)代替那幾個(gè)力，這就是力的等效替代。而不是物體又多受了一個(gè)力。
一.合力和分力概念
合力
分力
等效替代
⑴力的合成的概念：
求幾個(gè)已知力的合力的過(guò)程叫作力的合成。
思考
二.力的合成和分解
1.力的合成
合力與分力的大小和方向存在怎樣的關(guān)系？怎么求幾個(gè)已知力的合力呢？
F1=5N
F2=12N
⑵力的合成方法：
①在同一直線上的兩個(gè)力的合成方法：
F=17N
大小：F=F1+F2
F1=5N
F2=12N
F=7N
大小：F=F2-F1
方向：與任何一個(gè)分力方向相同
方向：與那個(gè)大力方向相同
⑵力的合成方法：
②不在同一直線上的兩個(gè)力的合成方法：
合力的大小和方向怎么樣呢？
實(shí)驗(yàn)器材：
橡皮條1根、細(xì)繩套2個(gè)、鉤碼若干、滑輪2個(gè)、鉛筆、三角板。
實(shí)驗(yàn)步驟：
①用兩個(gè)力 F1、F2將橡皮條GE沿直線EC拉長(zhǎng)到O點(diǎn)，橡皮條伸長(zhǎng)了EO這樣的長(zhǎng)度，記下O點(diǎn)的位置和F1、F2的大小和方向。（圖甲）
②撤去F1、F2，用一個(gè)力F拉橡皮條使它沿同一直線伸長(zhǎng)同樣的長(zhǎng)度EO，記下F的大小和方向（圖乙）。
③選定標(biāo)度，分別作出F1、F2、F的圖示（圖丙）
③實(shí)驗(yàn)探究：演示實(shí)驗(yàn)
合力F與兩個(gè)分力F1、F2有什么關(guān)系呢？
④以F1、F2為鄰邊做平行四邊形，則F1、F2之間的對(duì)角線就是理論合力Fˊ（圖丁）。
實(shí)驗(yàn)器材：
橡皮條1根、細(xì)繩套2個(gè)、鉤碼若干、滑輪2個(gè)、鉛筆、三角板。
實(shí)驗(yàn)步驟：
⑤比較實(shí)際合力F和理論合力Fˊ（圖丁）。
⑥得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩個(gè)互成角度的力的合成遵循平行四邊形定則（圖丁）。
③實(shí)驗(yàn)探究：演示實(shí)驗(yàn)
思考與討論：位移的合成方法
C
A
·
B
·
x1
x2
x
x1
x2
x
兩個(gè)力的合成是否也滿足三角形定則或平行四邊形定則呢？
三角形定則
平行四邊形定則
x2
求兩個(gè)力的合力時(shí)，可分別用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這叫做力的平行四邊形定則。
Fˊ
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則。
推廣：所有矢量的合成都遵循平行四邊形定則。
丁
實(shí)驗(yàn)器材：
橡皮條1根、細(xì)繩套2個(gè)、彈簧秤2個(gè)、木板1塊、白紙1張、圖釘5個(gè)、鉛筆、三角板。
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理：分三步
①測(cè)出兩個(gè)分力F1、F2和實(shí)際合力F。
②根據(jù)平行四邊形定則，作出F1、F2的理論合力Fˊ。
③比較實(shí)際合力F和理論合力Fˊ，得出結(jié)論。
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)步驟：
①用兩個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套將橡皮條與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)拉到O點(diǎn)，記下O點(diǎn)的位置和兩個(gè)彈簧秤的讀數(shù)及其方向（測(cè)兩個(gè)分力F1、F2）。
②只用一個(gè)彈簧秤通過(guò)細(xì)繩套將橡皮條與細(xì)繩套的結(jié)點(diǎn)仍拉到O點(diǎn)，記下彈簧秤的讀數(shù)和方向（測(cè)實(shí)際合力F）。
③選定標(biāo)度，分別作出F1、F2、F的圖示。
④以F1、F2為鄰邊做平行四邊形，則F1、F2之間的對(duì)角線就是理論合力Fˊ。
⑤比較實(shí)際合力F和理論合力Fˊ。
⑥得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)，兩個(gè)互成角度的力的合成遵循平行四邊形定則。
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
注意事項(xiàng)：
①使用彈簧秤前要進(jìn)行校準(zhǔn)。
②拉動(dòng)彈簧秤時(shí)，要使它與木板平行并順著拉片拉，每次讀數(shù)都不能超出它的量程，兩細(xì)繩套的角度要適當(dāng)（600~1200）。
③細(xì)繩套要適當(dāng)長(zhǎng)些，記錄方向描點(diǎn)時(shí)兩點(diǎn)要盡量遠(yuǎn)些。
④同一次實(shí)驗(yàn)兩次拉動(dòng)橡皮條，結(jié)點(diǎn)位置一定要相同。
⑤作力的圖示時(shí)要適當(dāng)選定一個(gè)統(tǒng)一標(biāo)度。
⑥下結(jié)論時(shí)要說(shuō)“在實(shí)驗(yàn)誤差允許范圍內(nèi)”。
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理第1步
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)原理第2、3步
④實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
求兩個(gè)力的合力時(shí)，可分別用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這叫做力的平行四邊形定則。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：兩個(gè)力的合成遵循平行四邊形定則。
推廣：所有矢量的合成都遵循平行四邊形定則。
⑵力的合成方法：
例1.力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向豎直向上 ，這兩個(gè)力 均作用在同一物體的同一點(diǎn)上，求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。
(1)圖解法
合力大小F=15×(40/8)N=75N
合力方向：與F1成53°斜向右上方
取8mm長(zhǎng)的線段表示15N的力
作出力的平行四邊形如圖所示
⑷例題
15N
F1
F2
F
530
例1.力F1=45N，方向水平向右，力F2=60N，方向豎直向上 ，這兩個(gè)力 均作用在同一物體的同一點(diǎn)上，求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。
(2)公式法
由直角三角形可得
θ
方向：與F1成θ=530 斜向右上方
F1
F2
F
作出力的示意圖如左圖示
⑸矢量和標(biāo)量
⑹多力合成的方法：
F1
F2
F3
F4
F12
F123
F1234
先求出任意兩個(gè)力的合力，再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力，直到把所有的力都合成進(jìn)去，最后得到的結(jié)果就是這些力的合力
說(shuō)明：
（1）求多個(gè)力的合力時(shí)，與求解順序無(wú)關(guān)。
（2）幾個(gè)力的合力只有一個(gè)，是唯一的。
⑷多力合成的方法：
F1
F2
F3
F4
F12
F123
F1234
多邊形定則：
先把各個(gè)力平移成首尾相連，那么由第一個(gè)力的始端到最后一個(gè)力的末端的有向線段就是這些力的合力
思考2：
⑺合力與分力的大小關(guān)系：
討論1：兩個(gè)分力F1、F2大小不變，合力隨夾角如何變化？
①合力最大: F=F1+F2(夾角為0 , 即方向相同)
②合力最小: F=︱F1 - F2︱(夾角為180 ,即方向相反)
q
F
③合力的大小范圍: ︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
④合力可能大于、等于、小于任一分力
⑤兩個(gè)分力F1、F2大小不變，兩個(gè)分力的夾角越大， 合力越小。
α
④夾角θ越大，合力就越小：合隨F1和F2的夾角增大而減小
例2.有兩個(gè)力，一個(gè)是10N，一個(gè)是2N，它們的合力能等于5N、10N、15N嗎？
1．關(guān)于兩個(gè)大小不變的共點(diǎn)力F1、F2與其合力F的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（ ）
A．F的大小隨F1、F2間夾角的增大而增大
B．F的大小一定大于F1、F2中的最大者
C．F的大小隨F1、F2間夾角的增大而減小
D．F的大小不能小于F1、F2中的最小者
C
⑻強(qiáng)化訓(xùn)練：
2．兩個(gè)共點(diǎn)力，大小都是50 N，如果要使這兩個(gè)力的合力也是50 N，這兩個(gè)力之間的夾角應(yīng)為（ ）
A．300 B．600
C．1200 D．1500
C
3．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力的最大值為35 N，最小值為5 N，則這兩個(gè)力的大小分別為 N和 N若這兩力的夾角為900，則合力的大小為 N．
15
20
25
4、三個(gè)力的大小分別為F1=4N、 F2= 5N和F3= 6N，已知其合力為0，則F1、 F2的合力的大小和方向如何？
F1
F2
F3
F12
思考：三個(gè)力F1=4N、 F2= 5N、F3= 6N的合力F的大小的范圍？
思考：三個(gè)力F1=4N、 F2= 5N、F3= 10N的合力F的大小的范圍？
F1
F2
F3
對(duì)于同一物體產(chǎn)生相同的效果
已知分力
合力
力的合成
平行四邊形定則
以兩個(gè)共點(diǎn)力為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向
求　解
遵循
課堂小結(jié)

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