高一物理必修一第8讲力的合成(拔高版)教师版讲义
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高一物理力的合成与分解基础知识讲解【学习目标】1. 知道合力与分力的概念2. 知道平行四边形定则是解决矢量问题的方法,学会作图,并能把握几种特殊情形3. 知道共点力,知道平行四边形定则只适用于共点力4. 理解力的分解和分力的概念,知道力的分解是力的合成的逆运算5. 会用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力6. 能区别矢量和标量,知道三角形定则,了解三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的【要点梳理】要点一、力的合成要点诠释:1.合力与分力①定义:一个力产生的效果跟几个力的共同作用产生的效果相同,则这个力就叫那几个力的合力,那几个力叫做分力。
②合力与分力的关系。
a.合力与分力是一种等效替代的关系,即分力与合力虽然不同时作用在物体上,但可以相互替代,能够相互替代的条件是分力和合力的作用效果相同,但不能同时考虑分力的作用与合力的作用。
b.两个力的作用效果可以用一个力替代,进一步想,满足一定条件的多个力的作用效果也可由一个力来替代。
2.力的合成①定义:求几个力的合力的过程叫做力的合成。
②说明:力的合成的实质是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力,而不改变其作用效果的方法。
3.平行四边形定则①内容:两个力合成时,以表示这两个力的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,这个法则叫做平行四边形定则。
说明:平行四边形定则是矢量运算的基本法则。
②应用平行四边形定则求合力的三点注意a.力的标度要适当;b.虚线、实线要分清,表示分力和合力的两条邻边和对角线画实线,并加上箭头,平行四边形的另两条边画虚线;c.求合力时既要求出合力的大小,还要求出合力的方向,不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角。
要点二、共点力要点诠释:1.共点力:一个物体受到两个或更多个力的作用,若它们的作用线交于一点或作用线的延长线交于一点,这一组力就是共点力。
2.多个力合成的方法:如果有两个以上共点力作用在物体上,我们也可以应用平行四边形定则求出它们的合力:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
高一物理(人教版)必修第一册精品讲义—力的合成和分解课程标准课标解读1.能根据力的作用等效理解合力与分力的概念,体会等效替代的物理思想与方法。
2.了解力的合成与分解,知道矢量和标量。
3.通过实验探究力的合成和分解的方法,掌握力的平行四边形定则的应用。
4.能应用力的合成和分解的方法求解有关问题。
1、知道合力与分力的概念,体会等效替代的思想。
2、通过实验探究,得出力的合成和分解遵从的法则——平行四边形定则。
3、会利用作图和三角函数知识求解合力和分力。
4、知道矢量相加遵从平行四边形定则,标量相加遵从算术法则。
能区别矢量和标量。
知识点01共点力作用在同一物体上,且作用线交于同一点。
知识点02合力和分力1、定义:如果一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力叫作那几个力的合力,那几个力叫作这个力的分力.2、关系:合力与分力是等效替代关系.知识点03力的合成和分解1.力的合成(1)定义:求几个力的合力的过程.(2)运算法则①平行四边形定则:求两个互成角度的分力的合力,可以用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表示合力的大小和方向.如图甲所示,F1、F2为分力,F为合力.②三角形定则:把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有向线段为合矢量.如图乙,F1、F2为分力,F为合力.2.共点力合成的方法(1)作图法.(2)计算法:根据平行四边形定则作出力的示意图,然后利用勾股定理、三角函数、正弦定理等求出合力.3.合力范围的确定(1)两个共点力的合力范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2.①两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小.②合力的大小不变时,两分力随夹角的增大而增大.③当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2.(2)三个共点力的合力范围①最大值:三个力同向时,其合力最大,为F max=F1+F2+F3.②最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即F min=0;如果不能,则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和,即F min=F1-(F2+F3)(F1为三个力中最大的力).【即学即练1】如图甲所示,射箭时,释放箭的瞬间若弓弦的拉力为100N,对箭产生的作用力为120N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示,则弓弦的夹角α应为(cos53°=0.6)()A.53°B.127°C.143°D.106°答案D 解析弓弦拉力的合成如图所示,由于F 1=F 2,由几何知识得2F 1cos α2=F ,有cos α2=F 2F 1=0.6,所以α2=53°即α=106°,故D 正确.4.力的分解是力的合成的逆运算,遵循的法则:平行四边形定则或三角形定则.5.力的分解方法:(1)按力产生的效果分解;(2)正交分解.如图,将结点O 受力进行分解.【即学即练2】(多选)如图所示是剪式千斤顶,当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,从而将汽车顶起.当车轮刚被顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0×105N,此时千斤顶两臂间的夹角为120°,则下列判断正确的是()A.此时两臂受到的压力大小均为5.0×104NB.此时千斤顶对汽车的支持力为1.0×105NC.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将增大D.若继续摇动把手,将汽车顶起,两臂受到的压力将减小答案BD解析设两臂受到的压力大小均为F1,汽车对千斤顶的压力为F,两臂间夹角为θ,则有F=2F1cosθ5N,θ=120°时,F1=1.0×105N,2,由此可知,当F=1.0×10A错误;由牛顿第三定律知,B正确;若继续摇动把手,F不变,θ减小,则F1将减小,C错误,D正确.知识点04矢量和标量1、矢量:既有大小又有方向的物理量,叠加时遵循平行四边形定则,如速度、力等.2、标量:只有大小没有方向的物理量,求和时按代数法则相加,如路程、速率等.3、矢量是既有大小又有方向的物理量,但既有大小又有方向的物理量并不一定是矢量。
教学准备教学目标一、知识与技能1.理解力的合成和合力的概念。
2.掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力。
3.要求知道合力的大小与分力间夹角的关系。
二、过程与方法1.学会设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法。
2.培养学生的动手能力、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力。
三、情感态度价值观学会应用等效代替和控制变量的思维方法。
教学重难点重点:1.通过实例理解分力、合力、力的合成的概念。
2.通过实验探索“力的合成”所遵循的法则。
难点:“平行四边形定则”的理解。
教学过程一、导入新课如图甲,一个人用力F可以把一桶水慢慢地提起,图乙是两个人分别用F1、F2两个力把同样的一桶水慢慢地提起。
那么力F的作用效果与F1、F2的共同作用的效果如何?学生:效果是一样的。
老师:一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同,在实际问题中就可以用这个力来代替那几个力,这就是力的等效代替。
这个力就叫做那几个力的合力。
求几个已知力的合力的过程叫做力的合成。
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,这几个力叫做共点力。
我们这节课就来学习两个共点力的合成。
二、新课教学(一)探讨实验方案先用两个力作用在物体的同一点上,使它们产生一定的作用效果,如把橡皮筋一端固定,拉加一端到某一点O,再用一个力作用于同一物体的同一点上,让它产生与第一次的两个力的作用效果相同,即也把橡皮筋拉到点O,记下各个力的大小、方向、画出力的图示,就能研究力之间的关系了。
等效代替是物理中常用的一种方法。
(二)演示实验:互成角度的二力的合成(请两位同学上讲台帮忙)。
(1)把放木板固定在黑板上,用图钉把白纸固定在木块上。
(2)用图钉把橡皮条一端固定在A点,结点自然状态在O点,结点上系着细绳,细绳的另一端系着绳套。
(3)用两弹簧秤分别勾住绳索,互成角度地拉橡皮条,使结点到达O′点。
让学生记下O′的位置,用铅笔和刻度尺在白纸上从O′点沿两条细纸的方向画线,并分别记下两只弹簧的读数F1和F2。
力的合成说课稿力的合成说课稿作为一位兢兢业业的人民教师,常常要写一份优秀的说课稿,借助说课稿我们可以快速提升自己的教学能力。
优秀的说课稿都具备一些什么特点呢?以下是小编帮大家整理的力的合成说课稿,欢迎大家分享。
力的合成说课稿1一、说教材1:教材的地位《力的合成》是高中物理新教材第一册(必修)第一章第五节。
在此之前,学生已学习了力的基本概念,力的图示和重力、弹力、摩擦力这三种基本性质力,这为过渡到本节的学习起着铺垫作用。
本节内容是力的合成部分,是前几节内容的深化,依据等效思想总结出矢量运算普遍遵守的法则——平行四边形定则,同时,矢量运算始终贯穿于高中物理知识内容的全过程,具有基础性和预备性。
为以后学习速度、加速度、位移、动量等矢量运算奠定了基础。
所以本节具有承上启下的作用。
2:教学目标根据上述教材结构与内容分析,考虑到学生已有的认知结构心理特征,制定如下教学目标:(1)基础知识目标:能从力的作用效果上理解合力和分力的概念;知道合力大小与分力大小之间的关系;知道合力的大小与两分力间夹角的关系;知道矢量,标量的概念,知道它们有不同的运算规则;掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力,会用直角三角形知识计算合力;进一步了解物理学的常用研究方法之一——等效法。
(2)能力训练目标:培养学生动手能力,物理思维能力。
(3)德育目标:在实验的过程中,掌握正确的方法,结果要符合实验数据,培养学生实事求是的求实精神。
3:教学重点、难点本着课程标准,在吃透教材基础上,我确立了如下的教学重点,难点:重点:(1)理解合力与分力的关系;(2)力的平行四边形定则。
通过加强图解法和计算法的练习突出重点。
难点:合力的大小与分力间夹角的关系。
通过实验突破难点。
二、说教法和学法指导在整个教学过程中我主要采用了情景激学法、比较法、目标导学法、实验探究法、分组讨论法及总结归纳等六种方法。
对于学法指导主要是提供学生观察、思考、及尝试表达的机会。
人教版高一物理必修1《力的合成》说课稿一、课程背景和重要性物理学作为一门基础学科,对于培养学生的科学素养和独立思考能力有着重要的作用。
而高中物理作为物理学的基础阶段,为学生打下坚实的物理基础非常关键。
本节课《力的合成》是高一物理必修1中的一节重点内容,它主要介绍了力的合成原理和方法,对于学生理解力的概念,掌握力的合成技巧具有重要意义。
同时,《力的合成》这一概念在日常生活中也具有一定的应用背景,能够帮助学生加深对力的认识,培养他们的科学思维和解决问题的能力。
二、教学目标1.了解力的概念和基本特征;2.掌握力的合成原理和方法;3.学会利用力的合成技巧解决物理问题;4.培养学生的实验观察能力和科学探究精神。
三、教学重点和难点1.教学重点:力的合成原理和方法;2.教学难点:力的合成问题的应用和解决方法。
四、教学内容和教学步骤本节课的教学内容主要分为以下几个部分:1. 动机引入通过一个生活中的实例,如推拉箱子,引出力的概念和作用,让学生从生活经验中感受到力的存在和作用。
引导学生思考箱子在推拉过程中所受到的力有哪些以及如何合成的问题。
2. 讲解力的概念和基本特征通过引导学生观察和思考,介绍力的概念和基本特征。
重点讲解力的大小、方向和作用点,并引导学生观察和思考力的合成问题。
3. 引入力的合成原理和方法通过示意图和实例,引导学生理解力的合成原理和方法。
首先介绍力的合成的两个基本原理:平行四边形法则和三角法则。
然后通过具体实例,教授力的合成方法和技巧。
4. 实验演示和探究设计小组实验,让学生通过实际操作和观察,探究力的合成规律。
引导学生进行实验记录和数据分析,加深对力的合成原理和方法的理解。
5. 讲解力的合成应用和解决方法通过展示力的合成在生活和工程中的应用实例,帮助学生理解力的合成的实际意义和解决问题的方法。
鼓励学生思考和讨论力的合成问题,并给予指导和解答。
6. 锻炼和巩固设计小组练习题,让学生运用力的合成技巧解决物理问题。
[高一物理必修1力的合成知识点归纳]高一物理必修一知识点力的合成知识点选自普通高中物理必修一第三章相互作用中的第四节力的合成,下面是小编给大家带来的高一物理必修1力的合成知识点归纳,希望对你有帮助。
高一物理力的合成知识点(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,这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做分力。
(2)力的合成求几个力的合力的过程或求合力的方法,叫做力的合成。
(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,这个法则叫做平行四边形定则。
(4)共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一个点上,或者虽不作用在同一个点上,但它们的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
(5)合力与分力的关系合力与分力是等效替代关系。
高一物理学习方法一、要善于观察,将实际与理论相结合物理学得比较好的同学,大多是勤于观察,善于观察的。
因而,他们具有很强的好奇心和求知欲。
例如,在绪言课中,我们演示了小铁球的碰撞现象,有的同学不仅单纯地观察到了一个球碰撞另一个球的现象,而且提出如果两个球碰撞两个球会出现什么现象?三个球碰撞两个球又出现什么现象?为什么会这样?勤于观察,善于提出问题必将使自己对物理产生浓厚的兴趣,推动自己去看书,去研究,去探索。
这样才能对物理真正产生兴趣。
当我们学习了摩擦力之后,就应在平时观察生活中接触物体接触面的情况(物质的材料、粗糙程度等),以及赛车与平常汽车的轮子与地面间的摩擦有什么不同,使平时生活中的现象与摩擦力的相关知识结合起来。
学习了惯性后,当看到汽车启动或刹车时,车上的人向后或向前倾倒,或者汽车转弯时,车上的人向弯外倾斜,看到这一现象就应当与惯性联系起来,这样观察具有针对性和目标性,大脑中必然存储了大量的物理现象以及与之有关的物理知识。
力的合成
力的合成
1.共点力
如果一个物体受到两个或者更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但力的作用线的延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
2.合力与分力
如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同,那么这个力与另外几个力等效, 这个力称为另外几个力的合力,另外几个力称为这个力的分力。
典例精讲
【例2.1](2019春•临淄区校级月考)物体在四个共点力作用下保持平衡,撇去R而保持其他三个力不变,则此时物体的合力F( )
A.大小等于Fi,方向与Fi相反
B.大小等于Fi,方向与Fi相同
C.大小大于F],方向与F1相反
D.由于运动状态不明确,无法确定
【分析】首先要知道受多个力的作用保持平衡时,其中任意一个力F都与F之外力的合力等大反向,然后根据平行四边形进行力的合成。
【解答】解:根据其点力的平衡条件可知其余三个力的合力定与R等大反向,故撤去力Fi, 而保持其余三个力不变,这三个力的合力方向与Fi方向相反,大小等于Fi,故A正确、BCD 错误。
故选:Ao
【例2.2](2018秋•未央区校级期末)某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,若这
三个共点力大小和方向分别如图甲、乙、丙、丁所示(坐标纸中每格边长表示1N大小的力),
则关于该物体受到合力的说法正确的是()
图甲图乙图丙图丁
A.甲图中物体所受的合力大小等于7N
B.乙图中物体所受的合力大小等于5N
C.丙图中物体所受的合力大小等于0N
D. 丁图中物体所受的合力大小等于3N
【分析】力的合成遵循平行四边形定则,三力合成可以先合成其中两个力,再与第三个力合成,也可用正交分解法先分解再合成。
【解答】解:A、对甲,先将R与F3合成,然后再用勾股定理,与F?进行合成,求得合力
等于5N,故A错误;
B、对乙,先将R与F3沿水平和竖直方向正交分解,再合成,求得合力等于5 N,故B正确;
C、对丙,中将F3沿水平和紧直方向正交分解正交分解,求得合力等于6N,故C错误;
D、根据三角形法则,丁图中合力等于0,故D错误;
故选:Bo
【例2.3](2018秋•黄陵县校级期末)三个共点力作用在同一物体上,处于平衡状态。
其中
一个力4N,向北;另一个力3N,向东;那么第三个力()
A. 5N,向东北
B. 5N,向西南
C. 7N,向东北
D. 7N,向西南
【分析】三力平衡,则两个力的合力与第三个力等大反向,根据平行四边形法则进行计算。
【解答】解:F,=4N>向北;F2=3N,向东;
由平衡条件可知,第三个力与F]和F2的合力等大反向,
根据平行四边形法则可知,B和F2的合力为:
F= + Fl = V32 + 42Ar =5N,
方向为东偏北,则第三个力是5N,方向向西南,故B正确,ACD错误。
故选:Bo
【例24】(2018秋•渝中区校级期末)物体在同一平面内受Fl、F?、F3三个共点力的作用处于平衡状态,当把F3的方向在同平面内旋转45°时(F3大小不变,F I、F2大小方向都不变)。
则三力的合力大小为()
A. 0
B. V2F3
C. 2F3
D. 2J2F3
【分析】在三个共点力的作用下处于平衡状态,那么其中的任何一个力必定与其他力的合力大小相等,方向相反,求出F|、B的合力,再于F3合成即可,此时它们间的夹角为45° , 由矢莹的合成法则,从而即可求解。
【解答】解:根据其点力平衡的特点可知,
B、F?、的合力与F3大小相等,方向相反,
当把F3的方向在同平面内旋转45,时,
就相当于计算两个大小相等的力,在夹角为90,时的合力的大小,
根据平行四边形定则可知,此时合力的大小为,2F3,故B正确,ACD错误;
故选:Bo
3.共点力的合成法则
求几个已知力的合力叫力的合成。
⑴平行四边形定则
求互成角度的两个共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。
⑵三角形定则
如图乙所示,把表示F〉尸2的有向线段首尾相接地画出来,从B线段的首端至F2线段的末端的有向线段就表示了合力尸的大小和方向。
注恚:力的合成的平行四边形法则,只适用于共点力。
故选:Bo
典例精讲
【例3.1]如图所示,小方块代表一些相同质量的钩码,图甲中0为轻绳之间连接的结点, 结点处悬挂钩码,A 、B 两滑轮光滑,图乙中光滑的滑轮喏在轻绳上悬挂钩码,两装置处于 静止状态,现将图甲中的B 滑轮和图乙中的端点B 都沿竖直方向稍稍上移一些,则关于a
图甲
图乙
A.图甲中的a 角、图乙中的。
角均增大
B.图甲中的a 角、图乙中的。
角均不变
C.图甲中的a 角增大、图乙中。
角不变化
D.图甲中的a 角不变、图乙中9角变大 【分析】根据力的平行四边形定则,结合几何关系,即可求解。
【解答】解:图甲中,根据钩码个数,三个力正好构成直角三角形,若端点B 沿虚线稍稍 上移一些,三力大小不变,根据力的合成法则,可知,方向不变,即夹角a 不变。
图乙中,因光滑的滑轮,且绳子中的张力相等,则A 、B 的力总是相等的,因此合力平分A 、 B 纯的夹角,即使稍上移,绳子张力大小仍不变,则根据力的合成法则,可知,AB 夹角也 不变,则6角也不变化,故B 正确,ACD
错误。
4.合力的大小
由余弦定理易知,合力的大小F = + F2? + 2FF2 cos e(6为两个力的夹角),无论。
为多少,必然有|乙一^1<尸<1尸1+尸2|成立。
典例精讲
【例4.1](2017秋•金沙县校级月考)已知两个共点力的合力为50N,分力F】的方向与合力
F的方向成30’角,分力F2的大小为30N.则()
A. F]的大小是唯一的
B. F2的力向是唯一的
C. F?可取任意方向
D. Fi有两个可能的大小
【分析】已知合力的大小为50, 一个分力F]的方向已知,与F成30°夹角,另一个分力的放小值为Fsin30° =25N,根据三角形定则可知分解的组数。
【解答】解:已知一个分力有确定的方向,与F成30°夹角,知另一个分力的最小值为Fsin30s
=25N
而另一个分力大小大于25N小于30N,所以分解的组数有两组解。
如图所示:
故D正确,ABC错误;
故选:Do
【例4.2](2018秋•杏花岭区校级月考)体育课上某同学做引体向上的示范动作。
他两手握紧单杠,双臂紧直,身体悬垂;接着用力上拉使下颗超过单杠(身体无摆动);然后使身体下降,武终悬垂在单杠上。
下列说法正确的是()
A.在上升过程中单杠对■同学的作用力大于同学对单杠的作用力
B.在下降过程中同学的合力等于其重力的大小
C.若增大两手间的矩离,最终悬垂时单臂的拉力变大
D.若减小两手间的矩离,最终悬垂时单臂的拉力不变
【分析】A、依据在上升过程中,两力是相互作用力,大小总相等的;
B、根据下降过程中,身体的运动情况,来到定力之间的关系;
CD、依据力的合成法则,结合三角知识,即可判定。
【解答】解:A、在上升过程中单杠对■同学的作用力与同学对单杠的作用力属于一对相互作用力,大小总是相等的,故A错误;
B、在下降过程中,由于身体的运动性质不确定,因此无法确定单杠对人的作用力与人的重力大小关系,故B错误;
C、依据力的合成法则,当增大两手间的距离,即增大两拉力的夹角,因拉力的合力不变,则有拉力
大小增大,故C正确;
D、同理,若减小两手间的距离,放终悬垂时单臂的拉力会减小,故D错误;
故选:Co
【例4.3](2012秋•巴彦淖尔校级月考)有两个分力Fi, F2.它们合力的最大值为7N.合力的最小值为1N那么它们夹角为90°角时,求:它们合力的大小.
【分析】两个力同向时,合力最大,等于两个力之和;两个力反向时,合力武小,等于两个力之差;两个力不共线时遵循平行四边形定则.
【解答】解:两个共点力F|、Fz的合力的最大值为7N,最小值为1N,故
F]+F2 = 7N
Fi - Fz= IN
故R=4N, F2=3N
根据平行四边形定则,两个力垂直时,合力为:F= + Fl = v z42 + 32N =5N;
答:它们合力的大小为5N.
【例4.4】(2011春•保州校级期末)如图,船在宽6m的河中央直线行驶,拉船的绳子到岸
边长5m,两根绳子的拉力大小均为1000N,求:绳子对船拉力的合力方向及大小?
【分析】根据绳和和河宽的几何关系确定两绳夹角,再根据平行四边形定则求合力的大小及
方向.
【解答】解:由题意知,绳长5m,河宽6m,由几何关系知两绳夹角为74°
所以绳拉力对船的合力为:F ^ = 2Fcos37a = 1600N,方向沿两绳夹角的角平分线水平向右.
答:绳子对船的合力为1600N,方向水平向右
.。