3.4 第1课时 探究力的合成和分解规律（课件）-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

这是一份3.4 第1课时 探究力的合成和分解规律（课件）-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册，共27页。
导入 一个静止的物体，在某平面上受到5个力的作用，你能判断它将向哪个方向运动吗？ “用一个力的单独作用替代这5个力的共同作用，而效果不变”，上述问题就迎刃而解了。你觉得这个力和被替代的5个力会有怎样的关系呢？环节一：合力与分力环节一：合力与分力 (1)物体所受的力有何特点？ 物体所受到的这些力都作用于同一点，或这些力的延长线相交于同一点。环节一：合力与分力 （2）这三种情况中，两个拉力和一个拉力对物体在空中静止这一作用效果而言相同吗？这三个拉力能同时出现吗？ 三种情况中，两个拉力和一个拉力的作用效果相同，能够互相替代，但不能同时出现。环节一：合力与分力 （3）力的作用效果除了使物体的运动状态发生改变，还可以怎样？ 力还可以使物体发生形变。用一个拉力拉弹簧到某一位置和用两个拉力拉弹簧到这一位置的作用效果也是相同的，可以互相替代。环节一：合力与分力 共点力：几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于一点，这几个力叫作共点力。 合力与分力：假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力。假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力。 合力和分力之间可以相互等效替代，但不能同时出现。环节二：探究力的合成和分解规律 一个静止的物体在某平面内受到5个力的作用，物体将向哪个方向运动？ 若在保证作用效果不变的前提下，是否可以用一个力来代替这5个力的作用呢？ 在物理学中，把求几个力的合力的过程叫作力的合成，把求一个力的分力的过程叫作力的分解。环节二：探究力的合成和分解规律说说作用在同一直线上二力合成的方法。 同一直线上二力合成的规律：同向相加，方向不变；反向相减，方向和较大的力一致。环节二：探究力的合成和分解规律 若两个分力的方向互成角度，合力的大小是否等于两个分力的大小之和呢？该如何设计探究实验方案呢？ （1）实验中需要用到哪些仪器？ （2）如何提供合力与分力？ 如何保证合力与分力的作用效果相同？ （3）在实验过程中，需要记录哪些数据？ 如何记录？ （4）如何处理记录下来的信息？ （5）要使测量尽可能地精确，需要注意哪些实验操作细节？环节二：探究力的合成和分解规律 实验结论：当两个力的方向互成角度时，合力的大小不再等于两个分力的大小之和。 实验方案。 方案一：利用两个弹簧测力计和一个钩码，先用两个互成角度的弹簧测力计钩住钩码并使它处于静止状态，记录下弹簧测力计的示数；再用一个弹簧测力计钩住钩码仍使它处于静止状态，记录下弹簧测力计的示数。环节二：探究力的合成和分解规律 实验结论：当两个力的方向互成角度时，合力的大小不再等于两个分力的大小之和。 实验方案。 方案二：利用两个弹簧测力计和一个弹簧，先用两个互成角度的弹簧测力计把弹簧拉到一个位置上，记录下两弹簧测力计的示数；再用一个弹簧测力计把弹簧拉到同一位置上，记录下弹簧测力计的示数。环节二：探究力的合成和分解规律提问：合力与分力之间到底有什么关系呢？ 合力的大小不仅和分力的大小有关，还和分力的方向有关。因此实验中还应该记录合力和分力的方向。从这个角度思考，上面两个方案哪个更容易操作？ 这一方案需要进行哪些改进？环节二：探究力的合成和分解规律实验注意事项：（1）测力计在测量之前应先调零。（2）橡皮筋、细线应与木板平行。（3）测力计应与细线平行。（4）角度不宜过大或过小。（5）拉力在不超出测力计量程的前提下尽量大一些。环节二：探究力的合成和分解规律 这三个力的顶点连起来后像平行四边形，该如何验证呢？环节二：探究力的合成和分解规律 验证方法：以两个分力为平行四边形的邻边，利用尺规作出平行四边形，并画出对角线，然后将画出的对角线与实验中的合力进行比较。 提问：根据观察，你能得到什么结论？ 你还能提出什么问题？环节二：探究力的合成和分解规律 两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。这个规律叫作平行四边形定则。 初中学过的在同一直线上的两个分力的合成满足平行四边形定则吗？环节二：探究力的合成和分解规律 同一直线上的两个分力的合成也满足平行四边形定则。当两个分力之间的夹角为0°或180°时就是同一直线上的情况。因此，同一直线上的两个分力的合成是平行四边形定则的特例。环节二：探究力的合成和分解规律 在上述实验中，如果先用一个弹簧测力计把橡皮筋拉到某一位置，再用两个弹簧测力计把橡皮筋拉到同一位置，则后来的两个拉力就是第一次拉力的分力。这个实验就变成了“探究力的分解规律”的实验。由于各个力的数据都没有改变，因此，力的分解也遵循平行四边形定则。 同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。多个力的合力是唯一确定的。环节三：学以致用 两个同学共同提水桶时，两人的拉力分别为F1和F2，均为100 N，两个力的夹角为90°，如图所示。求：此时两人对水桶产生的合力的大小和方向？ 这个合力F合是真实存在的吗？环节三：学以致用解题方法：方法一：利用作图的方法解决。方法二：利用三角函数的方法解决。F合=144 N，方向与F1的夹角为45°向上。这个合力F合不是真实存在的，它只是等效代替F1和F2。环节三：学以致用 多个力作用在一个物体上时，如何求合力？ 你能解决上课前提出的那个问题了吗？ F1和F2合成，合力再和F3合成，这样逐次合成到用一个力等效5个力为止。课堂练习1.下列关于合力与分力的说法中错误的是 （ ）A.合力可能大于分力，也可能小于分力B.分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力 单独作用时产生的效果是相同的C.当两个分力大小不变时，增大两个分力间的夹 角，则合力一定减小D.合力与分力同时作用在物体上D课堂练习 2.两个共点力F1和F2的合力大小为6 N，则F1和F2的大小不可能是 （ ） A. F1 =3 N，F2 =10 N B. F1 =3 N，F2 =7 N C. F1 =3 N，F2 =8 N D. F1 =4 N，F2 =7 NA课堂练习 3.如图所示，两个人共同用力将一块牌匾从地面上拉起。其中一个人用了450 N的拉力，另一个人用了600 N 的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是90°，求合力。(用作图法和三角函数法求解)3.方法一：作图法。合力大小为F=150×5 N=750 N，用量角器量出合力F与F1的夹角约为53°。课堂练习谢谢！