3.4力的合成和分解课件 (共36张PPT) 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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3.4力的合成和分解课件 (共36张PPT) 高一上学期物理人教版(2019)必修第一册

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(共36张PPT)
观看视频:一个人能拉动300 kg重物吗?
同样用一根绳子,为什么换种方式就能拉动300 kg的重物呢?






交流讨论
分别画出水桶和扁担的受力分析图,并说明两种情况中的研究对象受到的力有什么区别?
F1
F2
G
G
F3
F1
F2







象在船上,船下沉
分析“曹冲称象”故事中的物理原理:
将石头放到船上,船下沉
船沉到相同的位置
大象和石头的重量相等
象对船有压力F
石头对船有压力F1、F2……
F 和F1、F2……作用效果相同
——F 和F1、F2……可以等效替代
两种情况中,两个力和一个力的效果都是怎样的?
两个力和一个力互为怎样的关系?
相同(等效)
一个力——合力,两个力——分力
同一幅画,可以用两根绳子悬挂,
也可以用一根绳子悬挂。
同一桶水,可以由两个小孩提起,
也可以由一个大人提起。
梳理深化
共点力:如果几个力共同作用于一点或力的作用线相交于一点,这几个力叫作共点力。
2.合力与分力:
定义:当一个物体受到几个力共同作用时,我们可以用一个力来代替这几个力,这个力单独作用的效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力叫作那几个力的合力,原来的几个力叫作分力。
关系:等效替代
不是物体又多受了一个合力,分力与合力不能重复出现。
巩固提升
例1.(多选)关于合力和分力,说法正确的是(  )
A.合力及其分力均为作用在同一物体上的力
B.合力及其分力可以同时作用在物体上
C.几个力的共同作用效果可以用一个力来代替
D.分力与合力的关系体现了理想化模型的思想
AC
(一)力的合成
已知F1=F2=10 N,画出当两个力夹角为60°、90°、120° 时
两个力的大小和方向,并试着根据平行四边形定则用不同
方法计算出合力的大小。
交流讨论
图解法:画出力的图示(大小、方向、标度),作出平行四边形,量出对角线长度,根据标度得出合力大小。
计算法:画出力的示意图(大小、方向),根据几何关系,计算出合力的大小。
F1=10 N
F2=10 N
60°
F合
(一)力的合成
F2=10 N
F1=10 N
F合
F1=10 N
F2=10 N
120°
F合
F合 = F1 = 10 N
F合 = 2F1cos30°
  ≈ 17.32 N
通用公式:
(∠θ为两分力夹角)
(一)力的合成
用硬纸板剪成五个宽度相同的长条,其中四个两两长度分别相等,第五个较长些,然后用螺丝钉铆住(AE与BC、CD 不要铆住),如图所示。
其中AB 表示一个分力,AD 表示另一个分力,AC 表示合力。
改变∠BAD 的大小,如果两个分力大小
不变,夹角变化时合力如何变化?
合力一定大于其中一个分力吗?
合力的大小范围是多少?
(一)力的合成
两分力夹角越大,合力越小
合力可能大于、等于、小于分力
最小——分力共线反向——两分力之差
最大——分力共线同向——两分力之和
F3
F1
F2
F123
F12
(一)力的合成
3.如何进行三个及以上的力的合成?
逐个合成: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。
(一)力的合成
梳理深化
1.力的合成 —— 平行四边形定则
定义:求几个力的合力的过程叫作力的合成。
力的合成遵从平行四边形定则:求两个互成角度的共点
力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的
有向线段为邻边作平行四边形,平行四
边形的对角线(在两个有向线段F1、F2
之间)就表示合力的大小和方向。
(一)力的合成
2.合力与分力的关系:
在两分力大小不变的情况下,两分力的夹角越大,合力越___。
当两分力方向相同时(夹角为0°),合力最___,F=_______,
合力方向____________;
当两分力方向相反时(夹角为180°)合力最___,F=________,
合力方向_______________;
合力大小范围:_______________________;
合力可能______________________任一分力。


与分力同向
F1+F2

︱F1-F2︱
与较大分力同向
︱F1-F2︱≤ F ≤ F1+F2
大于、等于、小于
(一)力的合成
巩固提升
例2.(多选)三个共点力的大小分别为F1=5 N,F2=10 N,F3=6 N,则它们的合力(   )
A.不会大于21 N
B.最小值为1 N
C.可能为0
D.可能为20 N
F123最大 = F1+F2+F3 = 21 N
F12 =6 N 且与 F3 反向时,F123 = 0
F2-F1 ≤ F12 ≤ F1+F2
→ 5 N ≤ F12 ≤ 15 N
ACD
(一)力的合成
例3.两个大小均为200 N的力,其夹角为60°,求合力。
(结果保留整数)
F1
F2
60°
F合
由于F1=F2,故所作平行四边形为菱形,
合力方向沿两分力夹角平分线。
(二)力的分解
交流讨论
体育课上做引体向上时,为了省力,两手之间距离越大越好还是适当小一些好?你能说明其中的道理吗?
分力不变,夹角越小,合力越大 → 逆向思考:合力不变,夹角越小,分力越小
F
2.力的分解
无条件限制的力的分解:以给定的力为合力,请画出它的分力。
力的分解有什么特点?
任意性
以F 为对角线作平行四边形
(二)力的分解
有一定条件限制的力的分解:已知合力、一个分力F1的大小、另一个分力F2的方向。
α
F
F2与F 的夹角为 α,
F1 = Fsinα
F2
F1
一组解
(二)力的分解
有一定条件限制的力的分解:已知合力、一个分力F1的大小、另一个分力F2的方向。
α
F
F2与F 的夹角为 α,
F1 < Fsinα
无解
(二)力的分解
α
F
F2与F 的夹角为 α,Fsinα<F1<F
两组解
F2
F1
α
F
F2
F1
(二)力的分解
α
F
F2与F 的夹角为 α,
F1>F
一组解
F2
F1
(二)力的分解
θ
(二)力的分解
一个圆柱形物体被一竖直挡板挡着静止在斜面上。
重力产生了沿什么方向的效果力?
如何根据力的作用效果进行分解?
能否求出两个分力的大小?
F1
F2
垂直挡板的压力,
垂直斜面的压力
(二)力的分解
体验钩码对结点拉力的分效果,说出两个分力的方向
并画出相应的力的分解平行四边形。
明确效果 → 分力方向
→ 作平行四边形
→ 分力大小
总结出按效果进行力的分解的步骤:
F
F1
F2
(二)力的分解
梳理深化
力的分解是力的合成的逆运算,遵从___________定则。
如果没有限制,力的分解具有_____性。
如果有部分条件的限制,力的分解将有一定的确定性。
力的分解通常都是按照_________进行的。
已知力的作用效果相当于已知两个分力的_____,作图
时相当于确定了平行四边形的_________。
平行四边形
任意
实际效果
方向
两个邻边
30°
G
(二)力的分解
巩固提升
例4.重50 N的球,被一竖直光滑挡板挡住,静止在倾角为30°的光滑斜面上,试根据力的作用效果对物体所受重力进行分解,并求出两分力的大小和方向(结果保留整数)。
F1
F2
方向垂直于斜面向下
方向水平向左
交流讨论
小明从A 点出发,向东走了4 m,用时4 s到达B 点,接着又向北走了3 m,用时3 s到达C 点。从A 到C 的过程中:
分别计算小明走的位移、路程以及所用的时间?
以上三个参量的计算有什么区别?并对这三个参量加以归类。
总位移 lAC =
总路程 s =
总时间 t =
A
B
C
4 m,4 s
3 m,3 s
4 m + 3 m = 7 m
4 s + 3 s = 7 s
考虑方向
直接相加
梳理深化
矢量:既有大小,又有方向,相加时遵从平行四边形定则的物理量。
标量:只有大小,没有方向,相加时遵从算术法则的物理量。
常见的矢量:________________________________
常见的标量:________________________________
力、位移、速度、加速度等
路程、质量、时间、功、电流等
巩固提升
例5.(多选)关于标量和矢量,说法正确的是(  )
A.矢量是既有大小又有方向的物理量
B.矢量是只有方向没有大小的物理量
C.位移-10 m比5 m小
D.-10 ℃比5 ℃的温度低
AD
合成与分解
力的分解
运算规则:平行四边形定则
相互关系:互为逆运算
定义(大小、方向)
分解原则:按效果分解
矢量和标量
运算规则
合力与分力
等效替代
力的合成和分解
平行四边形定和三角形定则不仅适
用于力的合成和分解,更是所有矢
量通用的运算规则,位移、速度、
加速度的运算都遵循这个定则。
三角形定则(平行四边形定则的延伸)
求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2
的线段首尾顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起来,
则此连线就表示合力的大小和方向。
同样用一根绳子,为什么换种方式就能拉动300 kg的重物呢?

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