资源简介

(共24张PPT)
第一章
运动和力
目录
运动的描述
匀变速直线运动
重力　弹力　摩擦力
第三节　
力的合成与分解
第二节　
第一节　
第四节　
牛顿运动定律及其应用
第五节　
测量运动物体的速度和加速度
学生实验　
学习目标
◎了解质点的概念，体会物理模型在探索自然规律中的作用。
◎了解时间与时刻、路程与位移、速度与速率、矢量与标量的概念。
◎ 了解匀变速直线运动、自由落体运动的概念及特点。
◎了解重力、弹力、静摩擦力和滑动摩擦力的概念及特点。
◎了解力的合成与分解。
◎了解运动与力的关系，能分析常见物体的受力情况，并能进行简单计算。
学习目标
力学是一门古老的学科，它是研究运动与力及其相互关系和规律的一门学科。
这门学科虽然古老，但仍然是物理学的基础，也是科学和工程技术的基础。 在本章中，我们要学习运动和力及其规律，了解描述运动的基本概念，重点研究物体做匀变速直线运动的规律以及运动状态变化和力的重要关系，掌握牛顿运动定律在生产和生活中的应用。
第四节
力的合成与分解
一、力的合成
（一）合力与分力
如图 1-34 所示，一盏灯可以有两种挂法。在两个拉力 F1 和 F2 的共同作用下，灯保持静止，这与一个拉力 F 的作用效果完全相同。从效果上看，用一个力 F 可代替两个力 F1 和 F2 。
一、力的合成
（一）合力与分力
如果一个力作用在物体上，与几个力作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，那几个力叫作这个力的分力。求几个力的合力叫作力的合成。 如果物体同时受到几个力的作用，而它们都作用在物体的同一 点，或者它们的作用线相交于同一点，那么这几个力就叫作共点力（图 1-35）。下面研究共点力的合成。
（二）力的合成方法
做一做
图 1-36（a）表示橡皮条 GE 在两个力的共同作用下，沿着直线 GC 伸长了 EO 的长度。图 1-36（b）表示将一个力 F 作用在橡皮条上，使橡皮条沿着相同的直线伸长相同的长度。在力 F1 和 F2 的方向上各作线段 OA 和 OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1 和 F2 的大小［图 1-36（c）］。以 OA 和 OB 为邻边作平行四边形 OADB。量出这个平行四OD F F 边形的对角线的长度。改变力 1、2 的大小和方向，重做上述实验。
（二）力的合成方法
实验表明：如果用表示共点力 F1 和 F2 的线段为邻边作平行四边形，那么合力的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来 （图 1-37）。这叫作力的平行四边形定则。 两个分力的夹角可以在 0 ～180° 变化，当两个分力的大小固定不变，只有夹角改变时，合力随夹角的变化情况如图 1-37 所示，其中
（二）力的合成方法
【例1-11】　力 F1=30 N，方向水平向右，力 F2=40 N，方向竖直向下，用作图法求这两个力的合力 F 的大小和方向。
解　选择某一标度，如取 10 mm 长的线段表示 10 N 的力，作出力的平行四边形。如图 1-38 所示，表示 F1 的线段长 30 mm，表示 F2的线段长 40 mm。
用刻度尺量得表示合力 F 的对角线长 50 mm，所以合力的大小 F =10×50/10=50（N）用角度尺量得合力 F与力 F1 的夹角为 53° 。
（二）力的合成方法
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 ，以此类推，直到求出所有力的合力为止，如图 1-39 所示。
（三）同一直线上的矢量合成
如果几个矢量处在一条直线上，就可以设定一个正方向，用正号或负号来表示矢量的方向：矢量方向与正方向相同时取正值，矢量方向与正方向相反时取负值。例如，如图 1-40 所示，小球在竖直方向上受到三个力的作用，力的大小分别为F1=2 N、F2=3 N、F3=4 N。如果设定竖直向上为正方向，那么，这三个力的合力为 F合 =F1+F2 -F3 =2+3-4=1（N）
如图 1-40（a）所示，F 合为正值，表示合力的方向与正方向一致。
如果设定竖直向下为正方向，那么，这三个力的合力为
F合 =F3 -F1-F2 =4-2-3=-1（N）
如图 1-40（b）所示，F 合为负值，表示合力的方向与正方向相反。
（三）同一直线上的矢量合成
想一想
车床做缓慢移动时，可认为其处于平衡状态，这时拉力F应与滑动摩擦力f大小相等。
二、力的分解
做一做
将一本书挂在一个测力计上（图 1-41），测力计的示数为 3 N。改用两个平行的测力计来代替原来的测力计，测力计的示数为 1.5 N。如果改变两个测力计之间的夹角，两个测力计的示数也会随之改变。
二、力的分解
实验中，无论两个测力计之间的夹角多大，两个测力计的示数怎样变化，两个测力计上的拉力 F1 和 F2 的作用效果始终与原来一个测力计上的拉力 F 的作用效果相同。可见，拉力 F 可以用两个力 F1 和 F2来代替，力 F1 和 F2 就叫作力 F 的分力。求一个已知力的分力叫作力的分解。力的分解是力的合成的逆运算，同样遵守力的平行四边形定则。把表示已知力的线段作为平行四边形的对角线，作平行四边形，与对角线相邻的两条边就表示两个分力。
二、力的分解
小提示
如果没有其他限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形（图 1-42）。也就是说，同一个力可以分解为无数对不同的分力。一个力怎样分解，要根据实际情况来 确定。
二、力的分解
想一想
走钢丝（图 1-43）是我国传统的杂技项目。杂技运动员在绷紧的钢丝上行走或倒立时，
钢丝上的张力（拉力）会有多大呢？有人也许会想：杂技运动员的体重并不大，钢丝上的张力可能和运动员的体重差不多吧。那么，实际上钢丝的受力情况是什么样的呢？
二、力的分解
【例1-12】　设杂技运动员的体重为 G，当他走到钢丝绳的中间时，钢丝绳成 170° 的角度（图 1-44）。求这时钢丝绳所受的拉力。
二、力的分解
分析：杂技运动员对钢丝绳的压力大小等于体重 G ，它产生两个 角度效果：一个是拉紧左侧的钢丝，另一个是拉紧右侧的钢丝。因此，将
杂技运动员的重力沿着两侧钢丝绳的方向分解为两个力，这就是钢丝绳上的拉力。
二、力的分解
解：将重力沿着左右两侧钢丝绳的方向分解，用作图法画出力的平行四边形（图 1-45）。测量发现，钢丝绳上的拉力大约是杂技运动员体重的 6 倍。可见，钢丝绳上的拉力比杂技运动员的体重大得多。为了杂技运动员的安全，必须使钢丝绳具有足够的强度。
二、力的分解
【例1-13】　一滑块静止在斜坡上，试对滑块所受重力进行恰当的分解。
分析：滑块在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力 3 个力的作用，如图 1-46（a）所示。由于支持力的方向跟斜坡垂直，摩擦力的方向跟斜坡平行，如果将重力按这两个方向分解，可方便问题的解决。
解　将重力沿斜坡及与斜坡垂直的方向进行分解，作力的平行四边形［图 1-46（b）］，得 F1=Gsin α F2 =Gcos α
二、力的分解
想一想
将一个力分解在两个相互垂直的方向上，这种力的分解叫作力的正交分解。
课后思考
1. 我 们 用 力 推 放 在 水 平 面 上 的 重 物， 没 有 推 动， 这 是 因为（　　）。
A. 重物的质量太大　　 B. 摩擦力大于推力
C. 物体的重力大于推力 D. 物体所受的合外力为零
2. 下列关于运动和力的说法中正确的是（　　）。
A. 物体在恒力作用下，不可能做变速运动
B. 作用在物体上的力越大，物体运动得越快
C. 物体只在一个力的作用下，一定做加速运动
D. 物体在几个力的共同作用下，加速度可能为零
课后思考
3. 一个物体在几个力的作用下处于静止状态，如果突然撤去其
中一个力，则（　　）。
A. 物体一定做匀减速直线运动　 B. 物体一定做匀加速直线运动 C. 物体一定做匀速直线运动　　D. 物体仍然保持静止
4. 一个重量为 20 N 的物体静止在倾角为 30° 的斜面上，求斜
面对它的静摩擦力。
5. 如图 1-47 所示，一个半径为 r ，重量为 G 的球，用长度为 l 的绳子挂在竖直墙壁 A 处，墙壁是光滑的，则绳子的拉力是多大？ 墙壁对球的弹力又是多大？

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