高一物理课件：怎样求合力（沪科版必修1）

欢迎进入物理课堂 4 1怎样求合力 1 合力与分力 当一个物体受到几个力的共同作用时 我们常常可以求出这样一个力 这个力产生的 跟原来几个力的 相同 这个力就叫做那几个力的 原来的几个力叫做 2 求几个力的合力的过程或求合力的方法 叫做 3 平行四边形定则 两个力合成时 以表示这两个力的线段为 作平行四边形 这两个邻边之间的 就代表合力的 和 这个法则叫做平行四边形定则 4 矢量 在物理学中 把既有大小又有 并且按 进行合成的物理量称为矢量 5 标量 只有 没有方向的物理量叫标量 2 应用作图法时 必须各力选定同一标度 并且合力 分力比例适当 虚线 实线分清 3 作图法简单 直观 但不够精确 4 作图法是物理学中的常用方法之一 难点突破实验探究求合力的方法 我们知道了合力与分力的概念 若有两个力F1 F2的合力为F 则F的大小是否等于两个分力F1 F2的和 合力的大小一定比任何一个分力都大吗 1 实验方案 先将橡皮筋一端固定 另一端用两个力F1 F2使其沿某一方向伸长一定长度 再用一个力F作用于橡皮筋的同一点 使其沿同一方向伸长到同样的长度 那么 F与F1 F2的效果就相同 若记下F1 F2的大小和方向 画出各个力的图示 就可研究F与F1 F2的关系了 2 学生做实验 用图钉把白纸固定于方木板上 把橡皮筋的一端固定 在橡皮筋的另一端系上细绳 用两个弹簧秤互成某一角度地通过细绳把橡皮筋拉到某一点O 用铅笔记下O点的位置 记下两弹簧秤的读数F1 F2和两条细绳的方向 用一个弹簧秤将同一条橡皮筋拉到O点 记下弹簧秤的读数F和细绳的方向 疑点辨析 1 合力与分力的关系 由平行四边形可知 F1 F2的夹角变化时 F的大小和方向也发生变化 两分力同向时 合力最大 F F1 F2 两分力反向时 合力最小 F F1 F2 其方向与较大的一个分力方向相同 合力的取值范围 F1 F2 F F1 F2 夹角 越大 合力就越小 合力可能大于 小于或等于某一分力 2 三个力的合成 最大值 三个分力同向时 合力F最大Fmax F1 F2 F3 最小值 当两个较小分力之和F1 F2大于等于第三个较大分力F3时 合力F最小值为0 即Fmin 0 当两个较小分力之和F1 F2小于第三个较大分力F3时 合力F最小值Fmin F3 F1 F2 合力F范围 Fmin F Fmax 二 矢量 疑点辨析由于矢量既有大小 又有方向 并且按平行四边形定则进行合成 可以见矢量的效果既与大小有关 还与方向有关 因此 两个矢量相等的条件是 大小相同 方向相同 一个物理量如果是标量 其大小不变 则该物理量就不变 一个物理量如果是矢量 其大小 方向有一个变化或者两个都变化 则该物理量就发生了变化 如前面学习的速度 加速度都是矢量 速度大小方向都不变的才是匀速运动 加速度大小 方向都不变的运动才是匀加速运动 答案 CD 规律总结 在两个分力F1 F2大小一定的情况下 改变F1 F2两个分力之间的夹角 合力会发生改变 当 角减小时 合力F增大 当 0 时 F最大 F F1 F2 当 角增大时 合力F减小 当 180 时 合力最小 F F1 F2 方向与较大的分力方向相同 总结以上几点 得出二力合成的合力大小的取值范围是 F1 F2 F F1 F2 对于三个力的合力范围的问题 应先求两个力的合力范围 再用这个合力与第三个力比较 就可能确定三个力合力的范围 三力合成 F1 F2和F3同向共线时合力最大 当任意两者之和大于第三者时 合力最小为零 解析 可以先将任意两个力求合力 比如将6N和7N的力求合力 合力的范围是1N到13N 因此如果将这个合力再和12N的力合成 合力的范围应该是0N到25N 所以B D是正确的 答案 BD 作图法 自O点引两条有向线段OC和OD 夹角为60 设定每单位长度表示100N 则OC和OD的长度都是3个单位长度 作出平行四边形OCED 其对角线OE就表示两个拉力F1 F2的合力F 量得OE长为5 2个单位长度 所以合力F 100 5 2N 520N 用量角器量得 COE DOE 30 所以合力方向竖直向下 如上图所示 答案 519 6N 答案 20N合力的方向为东偏南37 角 指点迷津 受标量运算形成的思维定势的影响 有的同学总认为 合力应该大于分力 或至少大于其中一个分力 这是错误的 合力和分力的关系是等效替代关系 它们之间遵循平行四边形定则 不再是 1 1等于2 的关系 例如 两个1N的力 方向相反时 合力为零 此时合力比两个分力都小 事实上 合力的大小与各分力的大小的关系 是由它们之间的方向夹角所决定的 夹角不同它们之间的量值关系也就不同 答案 D 2 解析法 对于特殊方向的力的合成 可利用公式具体计算 当F1与F2在同一直线上时 选定一个正方向 与正方向相同的力为正 与正方向相反的力为负 即可将矢量运算转化为代数运算来求合力 当分力F1与F2的夹角为直角时 由平行四边形定则可知 其合力为以两分力为邻边的矩形的对角线 如图甲所示 甲乙 丙丁 已知共面的三个力F1 20N F2 30N F3 40N作用于物体的同一点上 三个力之间的夹角都是120 求合力的大小和方向 解析 解法一 对三个力进行如下图所示的等效替换 1 一运动员双手对称地握住单杠 使身体悬空 设每只手臂所受的拉力都是T 它们的合力是F 若两臂之间的夹角增大了 则 A T和F都增大B T和F都减小C T增大 F不变D T不变 F增大 解析 运动员处于平衡状态 两手臂的合力F等于运动员的重力 当两臂之间的夹角增大时 合力不变 分力T增大 C正确 答案 C 答案 D 3 当两个力夹角为180 时 两力的合力为2N 当这两个力的夹角为90 时 其合力为10N 则下列说法中正确的是 A 此合力大小的变化范围在2N和14N之间B 此合力大小的变化范围在2N和10N之间C 两力的大小分别是2N和8ND 两力的大小分别是6N和8N 答案 AD 答案 C 将x1 x2 x3按一定比例图示出来 以x1 x2为邻边作平行四边形 求出其对角线OC 比较OC 与OC的长度 即x3的长度 相等 且在一条直线上 则达到目的 若OC 与OC有一微小夹角 则有误差 如图所示 测出这三根橡皮条的长度L1 L2 L3 分别算出它们的伸长量x1 L1 L0 x2 L2 L0 x3 L3 L0 将三根橡皮条的一端都拴在一个图钉O上 将这三根橡皮条的另一端分别拴上图钉A B C 注意此时四个图钉均未固定在板上 用刻度尺测出橡皮条的自由长度L0 注意从图钉脚之间测起 1 请你确定该研究小组的实验步骤的顺序是 2 对于本实验下列论述中正确的是 A 实验中用到了图钉O受到三个共面共点力而静止 任意两个力的合力与第三个力大小相等 方向相反的原理 使合力和分力在一次实验中全部出现 从而简化了实验的过程B 实验中用到了胡克定律 简化了力的测量 可以不用弹簧秤就完成实验C 由于实验中总有0C 与OC的微小夹角 故实验有误差 该方法不可取D 三根橡皮条不能做到粗细 长短完全相同 是该实验的主要误差来源之一 解析 1 该实验的过程中应该首先将三根橡皮条拴在图钉上 这样便于测橡皮条的原长 之后就要固定两个图钉拉第三个图钉到适当的位置进行实验 把第三个图钉也固定后就可测每根橡皮条的长度并计算出伸长量 最后按照胡克定律转换成力作出力的图示进行实验研究 所以正确的实验步骤是 实验的误差有系统误差和偶然误差 都是不可避免的 该实验也是一样的 从系统误差来看 影响该实验的主要因素不是原理 而是器材 特别是橡皮条的长短和粗细 所以说三根橡皮条不能做到粗细 长短完全相同 是该实验的主要误差来源之一 故选项D也是对的 所以正确选项为A B D 答案 1 2 ABD 练规范 练技能 练速度 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全