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(共30张PPT)
第四节 力的合成与分解
大桥的主缆是怎样制作的？它为什么能承受巨大的重量？
主要内容
合力与分力
力的合成
力的分解
1
2
3
01
PART 01
合力与分力
在生活中常见到这样的情景：一桶水，需要两个小孩才能提得动；而一个成人就可以把它提起来。因此可以说，两个小孩的力的作用效果与一个成人的力的作用效果相同。
一、合力与分力
一、合力与分力
在物理学中，
就把这一个力称为那几个力的合力，那几个力都称为分力。
如果有一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，
02
PART 01
力的合成
求几个分力的合力，称为力的合成。
例如，当一个物体同时受到作用于O点的两个分力F1、F2的作用时，它们的合力会指向哪里？大小是多少？
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
1. 在绘图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端用图钉固定在白纸一侧的 A 点，将橡皮筋的另一端拴两根带环的细绳，从 A 点画一条虚线到白纸另一侧的 B 点。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
2. 用一个量程为 10 N 的测力计拉住一根细绳，用 5 N 的力把橡皮筋的另一端沿 AB 方向拉到 O 点，并保持静止。标下 O 点位置，将这个 5 N 的力作为合力 F 标注在白纸上。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
3. 用两个量程都为 10 N 的测力计分别拉住两根细绳，都沿 AB 方向把橡皮筋的另一端拉到 O 点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F11、F12 的大小。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
4. 用两个测力计分别拉住两根细绳，以约 45°的夹角把橡皮筋的另一端拉到 O 点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F21、F22 的方向和大小。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
5. 用两个测力计分别拉住两根细绳，以约 90°的夹角把橡皮筋的另一端再次拉到 O点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F31、F32 的方向和大小。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
6. 用两个测力计分别拉住两根细绳，让一个测力计用 1 N 大小的力，沿垂直于 AB 的方向拉，尝试调整另一个测力计的大小和方向，仍把橡皮筋的另一端拉到 O 点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F41、F42 的方向和大小。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
7. 用两个测力计分别拉住两根细绳，让一个测力计用 1 N 大小的力，沿着由 B 到 A 的方向拉，尝试调整另一个测力计的大小和方向，仍把橡皮筋的另一端拉到 O 点，并保持静止。在白纸上记下两个分力 F51、F52 的方向和大小。
二、力的合成
【观察与体验】 研究合力与分力的关系
8. 用力的图示法分别将上面所测的合力与第2、3、4组分力在白纸上表示出来。
【思考与讨论】
与本学习小组的同学讨论，观察、比较合力与各组分力之间的大小关系，尝试归纳其中的规律。
二、力的合成
因此，两个分力 F1、F2的合力 F 的大小和方向如右图所示。
通过大量实验发现，两个互成角度的力合成时，遵循这样的定则：以表示这两个力的线段为邻边，作平行四边形，它的对角线就表示合力的大小和方向。这就是力的平行四边形定则。
二、力的合成
两个分力的夹角可以在0～180°之间变化。当两个分力的大小固定不变，只有夹角改变时，合力随分力间夹角的变化情况如右图所示。
平行四边形定则是矢量合成法则，所有的矢量如速度、加速度等合成时都遵循这一法则。
二、力的合成
合力与分力之间的大小关系可以归纳出如下规律：
杨泗港长江大桥的主缆由271根相互平行的索股组成，每根索又由91根平行放置的直径6.2 mm的高强钢丝组成。
二、力的合成
如果求两个以上力的合力，可以连续应用平行四边形定则。其步骤是：先求出任意两个力的合力 F’，然后再求出 F ’ 与第三个力的合力 F ”，依此类推，直到求出所有力的合力 F 为止。如右图所示为一种三个力的合成过程。
二、力的合成
03
PART 01
力的分解
求一个合力的分力，称为力的分解。
三、力的分解
【观察与体验】 研究重力的分解规律
1. 先在直角凹槽的两个斜面上分别铺一层海绵，再将一个长方体物体放在凹槽中的海绵上，并保持静止，如右图所示。
生活中经常可以见到一个力产生两个作用效果的情景。
三、力的分解
【观察与体验】 研究重力的分解规律
2. 用一个测力计沿右侧斜面的方向缓慢向上拉物体，当左侧斜面上的海绵形状完全恢复原状后，将其抽出，并使物体保持静止，如右图所示。
三、力的分解
【观察与体验】 研究重力的分解规律
3. 在左侧斜面铺上海绵，用一个测力计沿左侧斜面的方向缓慢向上拉物体，当右侧斜面上的海绵形状完全恢复原状后，将其抽出，并使物体保持静止，如右图所示。
三、力的分解
【观察与体验】 研究重力的分解规律
4. 在两侧斜面都铺上海绵，用两个测力计分别沿两个斜面的方向缓慢向上拉物体，使两侧的海绵完全恢复原状并使物体保持静止，如右图所示。
三、力的分解
例如，斜面上物体的重力会产生两个作用效果：使物体沿斜面向下滑和使物体垂直于斜面向下压。因此，重力G应该分解为平行于斜面向下的分力F1和垂直于斜面向下的分力F2，如右图所示。
通过大量精确的实验，人们发现：根据力的作用效果，可以将一个力分解为两个力。力的分解也遵循平行四边形定则。
三、力的分解
再如，人斜向上拉着物体前进，拉力对木块产生两个作用效果，一个使木块向前运动，另一个将木块向上提。
三、力的分解
合力与分力是等效方法的一种实际应用。重力、弹力、摩擦力都是真实存在的力，对这些力都可以进行合成或分解，即用等效力进行替代。这些等效力是假想出来的力，不是真实存在的力。合力与分力可以等效地相互替代，但不能同时并存。
【思维与方法】
【观察与体验】 体验分力的大小
两位同学分别抓住一根长约 3 m 轻质结实的绳子两端，用力对拉。观察绳子的状态；在绳子中间挂一质量约为 0.1 kg 的重物，再观察绳子的状态。
三、力的分解
挂上重物后，绳子还能被拉直吗？
谢谢聆听！

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