高中物理 力的合成

高中物理 力的合成

‎2.5　力的合成 ‎ 知识目标 ‎　　1、知道合力和分力的概念，体会等效替代的关系。‎ ‎　　2、能通过实验探究求合力的方法---力的平行四边形定则，知道它是矢量合成的普遍规则。‎ ‎　　3、会用作图法和三角形的知识求合力的大小。‎ ‎　　4、知道合力和分力夹角的关系。‎ 重点与难点 ‎　　重点: 力的平行四边形定则 ‎　　难点: 力的平行四边形定则的探究理解。‎ 知识要点 一、合力与分力 ‎　　几组日常生活中的情景：‎ ‎　　‎ ‎　　提出问题：从力的作用效果看，以上情形说明了什么？得出合力和分力的概念。‎ ‎1、 合力和分力 ‎　　一个力产生的效果如果能跟原来几个力共同作用在物体上时产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做这个力的分力。‎ ‎　　合力与分力是“等效替代”的关系。‎ ‎2、 力的合成 ‎　　求几个力的合力的过程或方法，叫做力的合成。‎ ‎3、 共点力 ‎　　几个力如果都作用在物体的同一点，或者几个力作用在物体上的不同点，但这几个力的作用线延长后相交于同一点，这几个力就叫共点力，所以，共点力不一定作用在同一点上，如图所示的三个力F1、F2、F3均为共点力。 ‎ ‎　 　　　　　　　　　‎ 二、探究力的合成的方法 ‎1、同一直线上两个力的合成 ‎　　方向相同，直接相加；方向相反，直接相减。‎ ‎　‎ ‎2、互成角度的两个共点力的合力---（实验探究）‎ ‎　　实验目的：探究互成角度的分力和合力的大小方向关系 ‎　　实验器材 ：方木板、白纸、橡皮筋、弹簧测力计（两个）、刻度尺、细绳、图钉 ‎　　实验原理 ：合力的作用效果与分力共同作用的效果相同。‎ ‎　　实验步骤： ‎ ‎　　（1）将方木板平放在桌上，在其上铺白纸并用图钉固定好。‎ ‎　　（2）用图钉将橡皮筋的一端固定在A点（A点尽量靠近顶端中点），橡皮筋的另一端拴上细绳，细绳另一端是绳套。‎ ‎　　（3）用弹簧测力计分别钩住绳套，互成角度地拉橡皮筋，使橡皮筋伸长，记下结点所在的位置Ｏ。‎ ‎　　（4）记下Ｏ点位置和两细绳的方向，并读出弹簧测力计示数。 ‎ ‎　　（5）在白纸上从Ｏ点沿两绳的方向画直线，按照一定的标度作出两个力Ｆ1和Ｆ2的图示。 （6）只用一只弹簧测力计将橡皮筋的结点拉到相同位置Ｏ，读出测力计示数，记下细绳方向并按同一标度作出力Ｆ的图示。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　实验结论：通过实验可以得出：以两个分力为邻边做平行四边形，对角线表示了合力的大小和方向。‎ ‎3、平行四边形定则 ‎　　互成角度的两个共点力的合成，用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就叫平行四边形定则．‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　说明：‎ ‎　　①力的合成就是找一个力去替代几个已知力，而不改变其作用效果。‎ ‎　　②求矢量时要注意不仅要求出其大小，还要求出其方向，其方向通常用它与已知矢量的夹角表示。‎ ‎4、三角形定则 ‎　　根据平行四边形的对边平行且相等，即平行四边形是由两个全等的三角形组成，平行四边形定则可简化为三角形定则。若从O点出发先作出表示力F1‎ 的有向线段OA，再以A点出发作表示力F2的有向线段AC，连接OC，则有向线段OC即表示合力F的大小和方向。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　1、物体受到大小相等两个拉力作用，每个拉力都是2000N，夹角时50°，求这两个拉力的合力。‎ ‎　　解析：本题考查合力的求解方法。‎ ‎　　作图法：取5mm表示500N的力，做出四边形如图所示，量得对角线长36mm，故合力大小为N=3600N，合力方向沿两分力F1和F2的夹角的角分线上。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 三、多个共点力的合成 ‎　　多个力的合成──两两逐步合成。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　‎ 四、力和角度的关系 ‎　　2、作图法求夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°的两个力的合力．再求它们的夹角是0°和180°时的合力．比较求得的结果 ‎　　　　　　　　　　‎ ‎　　得出下面的结论：‎ ‎　　1、两个力大小不变，夹角在0°到180°之间变化时，夹角越大，合力越小．‎ ‎　　2、两个力共点力F1和F2合力的大小范围为：|F1－F2|≤F合≤ F1+F2‎ ‎　　3、两个共点力F1和F2，F1大小和方向均不变，同时保持两力间的夹角不变，使F2从0开始逐渐增大时，其合力如何变化？ ‎ ‎　　0≤θ≤900时，合力逐渐增大； ‎ ‎　　900 ＜ θ≤1800时，合力先减小后增大。 ‎ ‎　　4、有两个大小均为F的共点力，其夹角为120o , 则合力大小为F。‎ 巩固练习 ‎　　1．关于两个大小不变的共点力、与其合力F的关系，下列说法中正确的是（ ）‎ ‎　　A．F的大小随、间夹角的增大而增大 ‎　　B．F大小一定大于、中最大者 ‎　　C．F大小随、间的夹角的增大而减小 ‎　　D．F大小不能小于、中最小者 ‎　　2．大小分别为30N和25N的两个力，同时作用在一个物体上，两个力的合力F的大小一定为（ ）‎ ‎　　A．F＝55N B．F≤5N ‎　　C．F≥55N D．5N≤F≤55N ‎　　3．一木块放在水平地面上，在水平力＝10N，＝2N，及摩擦力作用下处于静止状态．如图：若撤去，则木块在水平方向上受到的合力为多少？方向怎样？‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　4．如图为两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角的关系图象，则这两个分力大小分别是（ ）‎ ‎　　A．1N和4N ‎ ‎　　B．2N和3N ‎　　C．1N和5N ‎ ‎　　D．2N和4N ‎　　5．如图所示，有5个力共同作用在A点，这5个力的大小和方向相当于边长为a的正六边形的两条斜边和三条对角线。其中F1=a，则5个分力的合力大小为（ ），方向（ ）。‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎　　6．如图所示，六个力中相互间的夹角为60°，大小如图所示，则它们的合力大小和方向如何？‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ 参考答案 ‎　　1．C ‎ ‎　　解析：合力可能比分力大，也可能比分力小，还可能和分力相等；两个大小不变的力，合力随其夹角的增大而减小。‎ ‎　　2．D ‎ ‎　　解析：两个力共点力F1和F2合力的大小范围为： |F1－F2|≤F合≤ F1+F2‎ ‎　　3．合力为零 ‎ ‎　　解析：通过题意可以知道：最大静摩擦力≥8N,所以，撤去外力后，肯定有大小为2N的静摩擦力来和平衡，所以合力为0。‎ ‎　　4．B ‎　　5．4a,与F3的方向相同。‎ ‎　　6．6N，与F5的方向相同。‎