鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成教课ppt课件

这是一份鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 科学探究:力的合成教课ppt课件，共38页。PPT课件主要包含了同一点，作用线，提示等效替代，平行四边形，对角线，所有外力，提示不一定等内容，欢迎下载使用。

1．知道共点力、合力、分力的概念。理解平行四边形定则，知道它是矢量运算的普遍法则。2．理解合力与分力的关系，会用作图法和计算法求合力。3．掌握力的等效替代方法，能用图形分析，寻找规律，形成初步结论，能与猜想进行对比。4．通过对力的合成规律的探究，能体会物理学研究中科学假设的重要性，做到实事求是，体会物理学技术应用在生产生活中的作用及意义。
知识点一　共点力的合成1．共点力：如果几个力同时作用在物体上的_________，或它们的______相交于同一点，这几个力称为共点力。2．合力与分力：一个力作用在物体上产生的效果与几个力作用在物体上产生的效果____，这个力叫那几个力的____，那几个力则称为这个力的____。3．力的合成：求几个力的____的过程。
必备知识·自主预习储备
思考　“曹冲称象”是大家很熟悉的一个典故，其中包含了什么思想方法？
体验1．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)作用在同一物体上的几个力一定是共点力。(　　)(2)共点力一定作用于物体上的同一点。(　　)(3)两个共点力共同作用的效果与其合力作用的效果相同。(　　)
知识点二　矢量遵循的运算法则——平行四边形定则1．平行四边形定则：两个共点力合成时，以表示互成角度的两共点力的有向线段为邻边作__________，则两邻边间的______所对应的这条有向线段就表示这两个共点力的合力的大小和方向，如图所示。
2．标矢性(1)矢量：相加时____平行四边形定则的物理量，如力、速度等。(2)标量：相加时____代数相加法则的物理量，如时间、路程等。3．多个力的合成方法：先求出任意两个力的____，再求出这个合力与第三个力的合力，直到把________都合成为止，最后得到的结果就是这些力的合力。
提醒　两个分力之间的对角线才表示合力的大小和方向。
体验2．思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)合力与对应的分力是物体同时受到的力。(　　)(2)两个力的合力一定大于其中任意一个分力。(　　)(3)两个力的合力的方向可能与两个分力的方向都不同。(　　)
如图所示，两个学生用大小均为100 N的力一起拎起一桶水，则两个学生对水桶的合力一定是200 N 吗？
关键能力·情境探究达成
考点1　合力与分力的关系1．合力与分力的三性
2．规律：合力与分力的计算遵从平行四边形定则。3．合力与分力的大小关系
【典例1】　(多选)一物体置于光滑面上，同时受到两个大小分别为10 N和2 N的水平力作用，则该物体所受这两个作用力的合力可能是(　　)A．2 N　　　B．8 N　　　C．12 N　　　D．20 N
BC　[若二力方向相同，则合力大小为F＝F1＋F2＝10 N＋2 N＝12 N，为最大值；若二力方向相反，则合力大小为F＝F1－F2＝10 N－2 N＝8 N，为最小值；故两力的合力大小的范围为8 N≤F≤12 N。从选项中得只有选项B和选项C在此范围内，所以B、C正确。]
[母题变式](多选)上例中若再增加一个5 N的水平力，则该物体所受的作用力的合力可能为(　　)A．2 N 　　　B．8 N　　　C．12 N　　　D．20 N
BC　[三力合成，先将其中的两个力合成，再与第三个力合成，合成时，三力同向合力最大，Fmax＝F1＋F2＋F3＝10 N＋2 N＋5 N＝17 N，两个力合成的合力有个范围，用两个较小分力之和与第三个较大分力合成求最小合力Fmin＝10 N－(5 N＋2 N)＝3 N；故三力的合力大小的范围为3 N≤F≤17 N，B、C正确。]
[跟进训练]1．(多选)已知两个分力的大小为F1、F2，它们的合力大小为F，下列说法中不正确的是(　　)A．不可能出现FF1同时F>F2的情况C．不可能出现FF1＋F2的情况
ABC　[如果F1与F2大小相等，方向相反，则其合力为零，既小于F1又小于F2，故A错误，符合题意；如果F1、F2同向，则合力F＝F1＋F2，既大于F1又大于F2，故B错误，符合题意；合力F的范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故C错误，符合题意，D正确，不符合题意。]
考点2　求合力的方法1．作图法根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体操作流程如图：
2．计算法(1)两分力共线时：①若F1与F2方向相同，则合力大小F＝F1＋F2，方向与F1和F2的方向相同。②若F1与F2方向相反，则合力大小F＝|F1－F2|，方向与F1和F2中较大的方向相同。(2)两分力不共线时：可以先根据平行四边形定则作出分力及合力的图示，然后由几何知识求解对角线，即为合力。
以下为求合力的几种常见特殊情况：
【典例2】　如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了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°，求这两个拉力的合力。(试用两种方法求合力)
思路点拨：(1)用“作图法”时，物体受到的各个力要选定统一的标度，比例适当。(2)用“计算法”时，要注意利用三角形知识求解合力的大小和方向。
[解析]　方法一：作图法如图所示，用图示中的线段表示150 N的力，用一个点O代表牌匾，依题意作出力的平行四边形。用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的5倍，故合力大小为F＝150×5 N＝750 N，用量角器量出合力F与F1的夹角θ＝53°。
[答案]　750 N，方向与较小拉力的夹角为53°
规律方法　作图法与计算法的比较(1)作图法的优点是形象直观，缺点是不够精确。作图时应注意采用统一的标度，标出箭头且实线、虚线要分明。(2)计算法的优点是精确。应用计算法时先用平行四边形定则作图，再通过数学知识计算出合力。作图时，尽量通过添加辅助线得到一些特殊的三角形，这样便于计算。
(3)计算法求合力时常用到的几何知识。①应用直角三角形中的边角关系求解，用于平行四边形的两边垂直或平行四边形的对角线垂直的情况。②应用等边三角形的特点求解。③应用相似三角形的知识求解，用于力的矢量三角形与实际三角形相似的情况。
[跟进训练]2．如图所示，欲借助汽车的力量，将光滑凹槽中的铁球缓慢拉出，随着汽车对铁球的作用力越来越大，凹槽对球的弹力(　　)A．始终水平向左，越来越大B．始终竖直向上，越来越大C．斜向左上方，越来越大D．斜向左上方，大小不变
1．(多选)关于F1、F2及它们的合力F，下列说法正确的是(　　)A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B．两个力F1、F2一定是同种性质的力C．两个力F1、F2一定是同一个物体受到的力D．F1、F2与F是物体同时受到的三个力
学习效果·随堂评估自测
AC　[只有同一个研究对象受到的力才能合成，分别作用在不同研究对象上的力不能合成。合力是对原来几个分力的等效替代，两个分力F1、F2可以是不同性质的力，如静止在桌面上的物体，受到重力和支持力的合力为零，重力和支持力也可以进行合成，所以不同性质的力也可以合成，但合力与分力不是同时作用在受力物体上的。所以A、C正确，B、D错误。]
2．在研究共点力合成实验中，得到如图所示的合力与两力夹角θ的关系曲线，关于合力F的范围及两个分力的大小，下列说法正确的是(　　)A．2 N≤F≤4 NB．2 N≤F≤10 NC．两力大小分别为2 N、8 ND．两力大小分别为6 N、8 N
3．下列各图中三角形的三边各代表一个力，以下说法正确的是(　　)A．图甲中三个力的合力为零B．图乙中三个力的合力为2F3C．图丙中三个力的合力为2F1D．图丁中三个力的合力为2F2
甲　　 　乙　 　　丙　　 　丁
C　[根据三角形定则可知，题图甲中F1和F2的合力为F3，故三个力的合力为2F3；题图乙中F1和F3的合力为F2，故三个力的合力为2F2；题图丙中F2和F3的合力为F1，故三个力的合力为2F1；题图丁中F1和F2的合力为－F3，故三个力的合力为零，故选项C正确。]
4．(新情境题：以杨浦斜拉大桥为背景，考查力的合成)杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面叠合梁斜拉桥。挺拔高耸的208 m主塔似一把利剑直刺苍穹，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角都是30°，每根钢索中的拉力都是3×104 N。(1)这对钢索对塔柱形成的合力是多大？(2)合力的方向如何？
[解析]　(1)把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力，以它们为邻边画出一个平行四边形，其对角线就表示它们的合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。下面用两种方法计算这个合力的大小。
解法一：作图法如图甲所示，自O点引两根有向线段OA和OB，它们跟竖直方向的夹角都为30°。取单位长度为1×104 N，则OA和OB的长度都是3个单位长度。量得对角线OC长为5.2个单位长度，所以合力的大小F＝5.2×1×104 N＝5.2×104 N。
[答案]　(1)5.2×104 N　(2)沿塔柱竖直向下