2015-2016学年高中物理3.4力的合成新人教版必修1

3.4力的合成一、教材分析力的合成是解决力学的基础和工具，力的合成不过关，后续课的学习中，对牛顿第二定律、物体平衡、动量定理、动能定理的理解和应用都无从谈起.力的合成是矢量的合成，是为以后物体受力分析作准备的一节课，理解力的合成需要掌握一种方法，那就是等效的方法.这节课从实验入手，学生通过自己动手找出合力与分力之间的关系，这样容易使学生接受.通过实验和多个实例说明一个事实：由于两个力作用在一个物体上，物体所表现出来的形变量或者运动状态的改变跟一个力作用在这个物体上时，物体所表现出来的形变量或者运动状态的变化相同.对于平行四边形定则的教学，可以在初步的矢量合成的基础上进一步加深，可以先进行在一条直线上力的合成，然后再进行互成角度力的合成.平行四边形定则让学生在实验过程中得出，让学生自己发现规律，有利于锻炼学生的能力.对于共点力的教学，重点在于利用演示实验和生活实例，形象地对比共点力和非共点力，在此基础上建立共点力的图景.本节是学生未接触过的全新内容.等效观点、力的合成等内容，学生都感到别扭.如果力的合成的平行四边形定则掌握不好，后续课程中的合成、电场磁场的叠加就不能得心应手.因此这节课在物理学中的地位和作用至关重要.二、教学目标知识与技能1.理解合力、分力、力的合成、共点力的概念.2.理解力的合成本质上是从作用效果相等的角度进行力的相互替代.3.会用力的合成的平行四边形定则进行力的合成.过程与方法1.培养学生的实验能力，理解问题的能力，应用数学知识解决物理问题的能力；2.进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；3.树立等效观点，形成等效思想，这是非常重要的处理问题的思想.情感态度与价值观1.培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法.2.通过力的等效替代，使学生领略跨学科知识结合的奇妙，同时领会科学探究中严谨、务实的精神和态度.3.让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态.三、教学重点1.运用平行四边形定则求合力.2.合力与分力的关系.四、教学难点运用等效替代思想理解合力概念是难点.五、教学过程导入新课故事导入据报道，因近日雨水较多路面太滑，一辆拖拉机在某地不慎落入路边的一条水沟，司机闫师傅被压在拖拉机后轮下面的水里，当场昏迷，幸亏附近十几个村民合力抬起车轮把闫师傅救出来抬到岸上才使闫师傅及时脱险.除了十几个村民抬起拖拉机外，我们还可以用吊车吊起拖拉机来达到同样的目的.在这个例子中吊车的作用效果与十几个村民的作用效果是相同的.实验导入两个女同学把一桶水抬到讲桌上，然后再让一个男同学自己把水提到讲桌上.在这个实验中两个女同学对水桶的作用效果和一个男同学的作用效果相同.推进新课一、力的合成一个力与几个力产生了同样的效果，可以用这一个力代替那几个力，这一个力是那几个力的合力，那几个力是这一个力的分力.当一个物体受到几个力共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力的作用效果跟原来几个力的作用效果相同，这个力就叫做那几个力的合力.求几个力的合力的过程叫做力的合成.下面我们来探究一下求几个力的合力的方法.演示1：两个弹簧秤互成角度地悬挂一个钩码，拉力分别为F1和F2；再用一个弹簧秤悬挂同一个钩码，拉力为F.分析：F1和F2共同产生的效果与力F产生的效果是相同的，即均使钩码处于静止状态.由于力F产生的效果与力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F就叫做力F1和F2的合力.这种等效代替的方法是物理学中常用的方法.问题：互成角度的两个力的合力与分力的大小、方向是否有关？如果有关，又有什么样的关系？我们通过实验来研究这个问题.实验设计：一根橡皮条，使其伸长一定的长度，可以用一个力F作用，也可以用2个力F1和F2同时作用.如能想办法确定F1和F2以及F的大小和方向，就可知F与F1和F2间的关系.演示2：将如图3-4-1所示实验装置安装在贴有白纸的竖直平板上.橡皮条GE在两个力的共同作用下，沿直线GC伸长了EO这样的长度，若撤去F1和F2用一个力F作用在橡皮条上，使橡皮条沿着相同的直线伸长相同的长度，则力F对橡皮条产生的效果跟力F1和F2共同作用产生的效果相同，力F等于F1和F2的合力，在力F1和F2的方向上各作线段OA和OB，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力F1和F2的大小，再沿力F的方向作线段OC，根据选定的标度，使OC的长度表示F的大小.图3-4-1学生实验：将白纸钉在方木板上，用图钉固定一橡皮筋，用两只弹簧秤同时用力互成角度地沿规定方向拉橡皮筋，使橡皮筋的另一端伸长到O点，记下此时两弹簧秤的示数，这就是分力的大小，再用一只弹簧秤通过细绳套也把橡皮筋拉到位置O，弹簧秤的读数就是合力的大小，细绳的方向就是合力的方向.用力的图示作出这3个力观察找出3个力之间的关系演示3：以OA、OB为邻边作平行四边形OACB，画平行四边形的对角线，发现对角线与合力很接近.问题：由此看来，求互成角度的两个力的合力，不是简单地将两个力相加减.那么互成角度的两个力F1和F2的合力的大小和方向是不是可以用以F1和F2的有向线段为邻边所作的平行四边形的对角线来表示呢？下面请同学根据自己的实验数据来验证.图3-4-2结论：总结平行四边形定则：求互成角度的两个力的合力，可以用表示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，这就是平行四边形定则.如图3-4-2.问题：合力F与F1和F2的夹角有什么关系？如果两个分力的大小分别为F1、F2，两个分力之间的夹角为θ，当θ＝0°时，它们的合力等于多少？当θ＝180°时，它们的合力又等于多少？平行四边形定则的具体应用方法有两种：1.图解法（1）两个共点力的合成：从力的作用点作两个共点力的图示，然后以F1、F2为边作平行四边形，对角线的长度即为合力的大小，对角线的方向即为合力的方向.用直尺量出对角线的长度，依据力的标度折算出合力的大小，用量角器量出合力与其中一个力之间的夹角θ.如图3-4-3所示.图3-4-3图3-4-3中F1=50 N，F2=40 N，合力F=80 N.（2）两个以上力的合成：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，直到所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力.2.计算法先依据平行四边形定则画出力的平行四边形，然后依据数学公式（如余弦定理）算出对角线所表示的合力的大小和方向.图3-4-4当两个力互相垂直时，如图3-4-4有： F=2221F Ftan θ=F 2/F 1.例1教材例题例2如图3-4-5所示，一个木块放在水平桌面上，在水平方向共受到三个力即F 1、F 2和静摩擦力作用，而且三个力的合力为零，其中F 1=10 N ，F 2=2 N.若撤去力F 1，则木块在水平方向受到的合力为多少？图3-4-5解析：F 1和F 2的合力F 12＝F 1－F 2＝8 N ，方向向右，又因物体受三力作用且合力为零，故静摩擦力f ＝8 N ，方向向左.若撤去力F 1，则木块受F 2作用而有向左运动的趋势，此时物体受到的静摩擦力为2 N ，方向向右，木块仍保持静止状态,木块在水平方向受到的合力为零.答案：0合力大小的范围：运用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F 1和F 2之间的夹角θ由0°→180°变化，可以得到：（1）合力F 随θ的增大而减小.（2）当θ=0°时，F 有最大值F max =F 1+F 2，当θ=180°时，F 有最小值F min =F 1-F 2.（3）合力F 既可以大于，也可以等于或小于原来的任意一个分力.一般地|F 1-F 2|≤F ≤F 1+F 2问题：如何求多个力的合力？引导学生分析：任何两个共点力均可以用平行四边形定则求出其合力，因此对多个共点力的合成，我们可以先求出任意两个力的合力，再求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.3.矢量和标量问题：我们学过许多物理量，如：长度、质量、时间、能量、温度、力、速度等.这些物理量有什么异同？引导学生分析：力、速度是既有大小又有方向的物理量，而质量、时间、能量、长度等物理量只有大小，没有方向，前者叫矢量，后者叫标量，矢量的合成遵守平行四边形定则.二、共点力学生自学课本上有关共点力的知识，教师提示学生在阅读的时候注意这样几个问题：1.什么样的力是共点力？2.你认为掌握共点力概念时应该注意什么问题？3.力的合成的平行四边形定则有没有适用条件，如果有，适用条件是什么？注：这一部分知识相对简单，可以通过学生自学，锻炼学生的阅读能力和自学能力.参考答案:1.如果一个物体受到两个或更多个力的作用，有些情况下这些力共同作用在同一个点上，或者虽然不是作用于同一个点上，但是他们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力.2.掌握共点力时，不仅要看这几个力是不是作用于一个点，还要看它们的延长线是不是交于一个点.3.力的合成的平行四边形定则只适用于共点力作用的情况.六、课堂小结学生习惯于代数运算，产生定势思维，所以对矢量运算特别不习惯，不易接受.因此在作用效果相同的基础上理解合力与分力的关系，理解平行四边形定则，是难点.平行四边形定则的探索是应用的重点.所以，无论从课堂讲解，还是实验的设计操作、习题练习、课后作业等，都应围绕平行四边形定则展开.《力的合成》的教学设计【学习者分析】①．本人所在学校属于省级示范学校，学生在初中就已经进行了很长时间的探究体验，因此他们有探究的基础，优点是思维活跃，善于观察、总结、提出并回答问题，不过还存在“眼高手低”的问题及实验器材问题。

第三章第四节力的合成和分解一、分力与合力思考：1.当两个力共同作用和一个力单独的作用效果相同时,它们之间是否可以相互替代?2.举例说明生活中还有哪些情况两个力可以被一个力等效替代？F 2F F1FF 1F 2一、分力与合力1．分力与合力：一个力对物体作用产生的效果和几个力共同作用效果相同时，这个力叫那几个力的合力，那几个力叫这个力的分力．效果相同2.合力分力等效替代3.力的合成：求几个力的合力的过程。

力的分解：求一个力的分力的过程。

思考：力的合成和分解遵循什么规律？二、力的合成和分解若两个力成一定的角度,则分力与合力的关系提出问题：?3F5F4F？12F F+F探究两个互成角度的力的合成规律设计实验：小组交流讨论：1.同一次实验橡皮条的结点要拉到同一个位置O.2.要记录结点的位置,用力的图示描述力的大小和方向,在实验过程中记录力的方向(结合初中所学的两点确定一条直线的规律,沿着细绳套点两个点,其连线方向就是力的方向）3.弹簧测力计要校零,读数时正视刻度,应使拉力沿着弹簧的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套要与纸面平行,选择适当的标度作力的图示,所作的图不宜过小或过大。

1．研究对象是谁?如何得到合力F与分力F、F?怎样保证合力与分力的作用效果相同12？ꢀꢀ2．实验过程中需要记录哪些数据?ꢀ力的方向如何确定？如何准确直观地描述力的大小和方向?ꢀ3．为减小误差测量时要注意哪些问题？进行实验：小组活动1.ꢀ测量分力F 、F 和它们的合力F 的大小和方向。

12小组活动2.ꢀ选择适当的标度，用力的图示准确画出分力F 1、F 2和它们的合力F ，并观察猜想它们的关系。

分析与论证：F 2两个力合成时，以表示这两个力的线实验结论：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。

这个法则叫平行四边形定则。

F OF 1三、矢量和标量【自主学习】阅读课本P 70“矢量和标量”,并对知识点进行归纳总结.方向平行四边形定则1.矢量：既有大小，又有_________,相加时遵从___________位移、速度、加速度、力的物理量叫做矢量，如：_______________________。

2016-2017学年高中物理专题3.4 力的合成（讲）（基础版，含解析）新人教版必修1编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2016-2017学年高中物理专题3.4 力的合成（讲）（基础版，含解析）新人教版必修1）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为2016-2017学年高中物理专题3.4 力的合成（讲）（基础版，含解析）新人教版必修1的全部内容。

3.4 力的合成※知识点一、合力与分力一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同,这个力叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力.在实际问题中,我们就可以用这个力来代替那几个力,这就是力的等效代替.而不是物体又多受了一个合力.★合力与分力的相关性（1)等效性：合力的作用效果与分力的共同作用效果相同，它们在效果上可以相互替代。

(2)同体性:各个分力是作用在同一物体上的，分力与合力为同一物体，作用在不同物体上的力不能求合力.（3）瞬时性:各个分力与合力具有瞬时对应关系，某个分力变化了,合力也同时发生变化。

【典型例题】【例题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．两力F1、F2一定是同种性质的力C．两力F1、F2一定是同一个物体受到的力D．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力答案：AC【针对训练】（多选）如图,一个大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起同一桶水，则下列说法正确的是( )A．大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力B．大人拉力一定等于两个小孩拉力大小之和C．两个小孩两手臂夹角θ越大，则拉力越小D．两个小孩两手臂夹角θ越大，则拉力越大答案:AD解析：大人的拉力与两小孩的拉力效果相同，A正确；由共点力的合成法则知合力一定，夹角越大，分力越大，故B、C错，D正确。

高中物理专题3.4力的合成预基础版含解析新人教版必修13、4 力的合成【学习目标】1、知道合力与分力的概念及力的合成的概念、2、理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则，会用平行四边形定则求合力，知道分力与合力间的大小关系、3、知道共点力的概念，会用作图法、计算法求合力、【自主学习】一、合力与分力如果一个力F产生的跟原来几个力的共同效果，我们就称F为那几个力的合力，原来的几个力叫做、二、力的合成1、定义：求的过程叫做力的合成、2、力的平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为作平行四边形，这就代表合力的大小和方向、3、多力合成的方法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟的合力，直到把力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力、三、共点力1、共点力：如果几个力共同作用在，或者虽不作用在同一点上，但它们的，那么这几个力叫做共点力、2、力的合成的平行四边形定则，只适用于、1、关于共点力，下列说法中不正确的是：（）A、作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，这两个力是共点力B、作用在一个物体上的两个力，如果是一对平衡力，则这两个力是共点力C、作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用点在同一点上，则这几个力是共点力D、作用在一个物体上的几个力，如果它们力的作用线汇交于同一点，则这几个力是共点力【答案】A【解析】作用在一个物体上的两个力，大小相等、方向相反，可以在一条直线上，此时既是一对平衡力，又是共点力，也可以不在同一条直线上，这时既不是平衡力，也不是共点力，A错，B，C，D 正确。

但本题是判断不正确的，选A。

2、某同学在单杠上做引体向上，在下列选项中双臂用力最小的是：（）【答案】B3、关于互成角度的两个共点力，有关它们的合力与分力关系的下列说法中，正确的是：（）A、合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力B、合力的大小随分力夹角的增大而增大C、合力的大小一定大于任意一个分力D、合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力【答案】D【解析】根据力的平行四边形定则，平行四边形的对角线表示合力，两个邻边表示分力，合力与分力的大小关系，反映在平行四边形中是对角线和两个邻边的长短关系、根据力的平行四边形定则可知，两个共点力的合力大小可能大于分力，也可能小于分力，所以合力可能大于大的分力，也可能小于小的分力，合力的大小随两分力夹角的增大而减小，故正确答案为D、4、(多选)三个力作用在一个物体上，其大小分别为7 N、8 N、9 N，其合力大小可能是：（）A、0B、7 NC、15 ND、25 N【答案】ABC【解析】由题意可知，三个力作用在一个物体上，当三个力的方向相同时，合力最大，最大值为Fmax＝7 N＋8 N＋9 N＝24 N；7 N、8 N两个力的合力范围为1 N到15 N，则9 N这个力可以与7 N、8 N两个力的合力平衡，三个力的合力可能为零，故三个力的合力范围为0≤F合≤24 N，故A、B、C正确，D错误、5、六个共点力的大小分别为F、2F、3F、4F、5F、6F，相邻两力间的夹角均为60，如图所示，试确定它们的合力的大小和方向、【答案】 6F，方向与大小为5F的力同向6、如图所示，一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演，如果钢索所承受的最大拉力是2000N，演员和独轮车的总质量为80kg，独轮车两侧的钢索最大成150夹角，钢索能安全使用吗？(cos75＝0、259，g取10N/kg)【答案】能【解析】对钢索上与车轮接触的点受力分析，如图所示。

教学过程一、复习预习力概念是什么力作用效果是什么力是物体间相互作用．力作用效果是使物体运动状态发生变化或使物体发生形变提出问题：歌曲众人划桨开大船，从物理学角度说，二个人划桨产生力太小不能开大船，众人划桨产生力合起来才能开动大船．如果知道每个人划桨力，怎样求合起来力呢学习了这一节课后我们就可以解决这个问题了二、知识讲解考点/易错点1合力和分力概念问题分析：一个砝码可以用一根细线提起来，也可以用两根细线提起来，其效果完全一样，如图1所示。

如果一个力作用在物体上产生效果跟几个力共同作用在物体上产生效果一样，这个力就叫做那几个力合力，而那几个力就叫做这个力分力。

上例中F就是F1、F2合力，F1 、F2就是F分力。

求F1、F2两个力合力F过程，就叫做二力合成。

考点/易错点2力平行四边形定那么：如果用表示两个共点力F1和F2线段为邻边作平行四边形，那么，合力F大小和方向就可以用这两个邻边之间对角线表示出来，这叫做力平行四边形定那么.共点力：几个力如果都作用在物体同一点，或者它们作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力.力合力.θ计算法先依据平行四边形定那么画出力平行四边形，然后依据数学公式〔如余弦定理〕算出对角线所表示合力大小和方向.当两个力互相垂直时，有： F=2221FF tanθ=F2/F1合力大小范围：运用合力与分力关系模拟演示器，让两个力F1和F2之间夹角θ由0°→180°变化，可以得到〔1〕合力F随θ增大而减小.〔2〕当θ=0°时，F有最大值Fmax= F1+ F2，当θ=180°时，F有最小值F min= F1- F2〔3〕合力F既可以大于，也可以等于或小于原来任意一个分力.一般地 | F1-F2|≤ F ≤F1+ F2几种特殊情况共点力合成考点/易错点5正交分解方法和步骤(1)定义：将力按互相垂直两个方向进展分解方法。

(2)建立坐标轴原那么：一般选共点力作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原那么(即尽量多力在坐标轴上)；在动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。