3.4 力的合成与分解 课件(共46张PPT) 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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3.4 力的合成与分解 课件(共46张PPT) 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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(共46张PPT)
力的合成
两个人的作用效果=一个人的作用效果
多个力的作用效果=一个力的作用效果
等效
一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。原来的几个力就叫做那个力的分力。
注意:合力和分力并非同时作用在物体上!
等效
F=2N + 10N=12N
1、同一直线上两个力的合成
F=10N – 2N=8N
二力同向
2N
10N
二力反向
2N
10N
结论:
两力同向相加,方向与两力方向相同
两力反向相减,方向与较大力的方向相同
若两个分力的方向不在同一直线上呢
求几个力的合力的过程叫做力的合成。
力的合成
  互成角度的力怎样求合力?
F1=1N
F2=1N
1N+1N=2N?
实验:
探究两个互成角度的力的合成规律
等效替代法
实验探究
器材:方木板、白纸、图钉(几个)、弹簧秤(两个)、橡皮条、细绳套两个、刻度尺。
实验探究
思考讨论:
1、力的大小怎么确定?
2、力的方向怎么确定?
3、怎样保证合力与分力等效?
4、怎样才能直观的看出合力与分力的关系?
演示实验
1
0
2
3
4
5
N
1
0
2
3
4
5
N
1
0
2
3
4
5
N
记录效果
记录方向
两个力合成时,以这两个力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,这个规律叫做平行四边形定则。
F合
F1
O
F2
θ
注意:
力用实线,辅助线用虚线!
实验结论:
注意事项
1.结点位置不变
2.角度合适
3 .与木板平行:拉橡皮筋时要使弹簧称与木板平面平行。
4.尽量减少误差
(1)在合力不超出量程及在橡皮条弹性限度内的前提下,测量数据应尽量大一些.
(2)细绳套应长一些,便于确定力的方向.不要直接沿细绳套方向画直线,应在细绳套两端画个投影点,去掉细绳套后,连直线确定力的方向.
思考:F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化 合力什么时候最大,什么时候最小 合力的范围如何
二、力的合成与分解
视频
思考:F1、F2大小一定,夹角增大,合力如何变化 合力什么时候最大,什么时候最小 合力的范围如何
(1)在两个分力F1、F2大小不变的情况下,两个分力的夹角越大,合力越小。
(2)合力大小范围
︱F1 - F2︱ ≤ F ≤ F1 + F2
(3)合力可能大于、等于、小于任一分力.
二、力的合成与分解
【例题】一体操运动员倒立并静止在水平地面上,下列图示姿势中,假设两手臂用力大小相等,那么沿手臂的力F最大的是(  )
将人所受的重力按照效果进行分解,由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时,合力在分力的角平分线上,且两分力的夹角越大,分力越大,因而C图中人最费力,A、 D图中人最省力,故C正确。
C
1、当θ=90°时
计算法求合力(设分力F1、F2大小不变,夹角为θ)
3、当θ为任意角时,一般公式
F
q
2、当θ=1200,且F1=F2时
q
F
由等边三角形得:F=F1=F2
q
F
C
知识延伸
F1
F2
F3
F12
F合
1N
2N
3N
4N
5N
6N
3N
3N
3N
3N
3N
简单到复杂
特殊到一般
多个力的合成技巧
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。
F1
F2
F
θ
F
θ
o
三角形定则
2.三角形定则
首尾相接
F1
F2
平行四边形的邻边平移后,两个共点力首尾相接,从一个力的始端指向另一个力的末端,这个有向线段就是合力。
如果这些力首尾相接围成一个闭合的多边形,则其合力一定为零。
F1
F2
F4
F3
F
G
N
T
F=0
2.三角形定则
F3
F1
F2
F4
F5
大小不同的三个力作用在一个小球上,以下各组力中可能使小球平衡的一组是( )
A: 2N,3N,6N B:1N,4N,6N
C:35N,15N,25 N D:5N,15N,25N
C
【典例】两个共点力F1和F2的大小不变,它们的合力F与两分力F1、F2之间夹角θ的关系如图,则合力F大小的变化范围是(  )
A.0~1 N B.1~3 N
C.1~5 N D.1~7N
D
力的分解
一、力的分解
已知一个力求它的分力的过程叫做力的分解
F2
F1
O
F
力的分解是力的合成的逆运算,也遵循力的平行四边形定则,
画一画
大家画的平行四边形都一样吗?
如果没有其它限制,对于同一条对角线,
可以作出无数个不同的平行四边形.
实际处理力的分解时又该如何进行呢
思考:车在平路上行驶时它的重力产生了什么效果?上坡呢?
G
重力→压力→使路面发生形变
G
G1
G2
①重力→压力→使路面发生形变
②重力→使小车有下滑(趋势)
依据:按力的作用效果分解
力分解的依据
实例1:水平面上的物体,受到与水平方向成 角的拉力F的作用。试根据力的作用效果分解F 。
物理模型
F
F1=F cos
F2=F sin
F1
F2
F产生的作用效果:①水平向前拉物体 ②竖直向上提物体
模型1
实例3:放在斜面上的物体所受重力G产生怎样的作用效果?如何分解?
θ
G
F1
F2
θ
θ
F1
F2
G
θ
重力产生的效果
使物体紧压挡板
使物体紧压斜面
重力产生的效果
使物体紧压挡板
使物体紧压斜面
模型3
A
CD
BCD
1根线提桶易断还是2根易断?


将力沿两互相垂直的方向分解
正交分解法
Fx
Fy
Fy=F·Sinθ
x方向的分力
Fx =F·Cosθ
0
x
y
y方向的分力
θ
F
正交分解法求合力:
①建立直角坐标系
②沿x、y轴将各力分解
③求xy轴上的合力Fx,Fy
④最后求Fx和Fy的合力F
x
y
大小:
方向:
F1
F2
F3
O
F2y
F1y
F3y
F3x
F1x
F2x
怎样去选取坐标呢?原则上是任意的,实际问题中,让尽可能多的力落在这个方向上,这样就可以尽可能少分解力。
如图,重力G=100N的物体置于水平面上,给物体施加一个与水平面成θ=30°的拉力F,F=20N,受到力F作用后物体仍然处于静止状态.求:
⑴物体受到的支持力.
⑵物体受到的摩擦力.
力的分解分类讨论
03
1.已知两分力的方向
F
F1
F2
有唯一解
2.已知一个分力的大小和方向
F
F1
F2
有唯一解
当一个确定的合力加上相应条件限制,它的分力有没有唯一解?
、已知力F及其一分力F1的方向和另一分力F2的大小
F0
O
①当F2< F0时, 无解;
②当F2=F0时, 有一组解;
③当F0④当F2≥F 时, 有一组解
F
F1
θ
F0= F·sinθ
典例分析
04
【例题】(2021·江苏·盐城市田家炳中学高一期中)如图所示,某工人正在修理草坪,推力F与水平方向成α角,则推力在水平方向的分力为(  )
A.Fsinα B.Fcosα
C. D.
B
【例题】将一个有确定方向的力F=10N分解为两个分力,已知一个分力F1有确定的方向,与F成30°夹角,另一个分力F2的大小为6N,则( )
A.有无数组解 B.有两组解
C.有唯一解 D.无解
B
【例题】车载手机支架是一种非常实用的小工具,可将其简化成相互垂直的斜面AB和斜面BC(如图),斜面BC与水平面的夹角为θ,质量为m的手机在两个斜面之间保持静止,重力加速度为g。将重力沿AB、BC方向分解,则沿斜面AB的分力大小为(  )
A.mgsinθ B.mgcosθ
C. D.
B
【例题】明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺庙倾侧,议欲正之,非万缗不可。一游僧见之,曰:无烦也,我能正之、”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则(  )
A.若F一定,θ大时FN大 B.若F一定,θ小时FN大
C.若θ一定,F大时FN小 D.若θ一定,F小时FN大
B

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