力的合成1
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高一物理力的合成和分解知识点力的合成和分解是高中物理中一个非常重要的知识点,它是力学研究的基础。
在这篇文章中,我们将探讨力的合成和分解的概念、方法以及应用。
一、力的合成力的合成是指将多个力合成为一个力的过程。
当多个力作用于同一个物体时,可以将它们合成为一个等效的力。
1.1 向量图示法向量图示法是力的合成的一种常用方法。
我们将多个力用箭头表示,箭头的长度代表了力的大小,箭头的方向表示了力的方向。
将多个力的箭头连在一起,起点为物体的起始位置,终点为物体的终止位置,最后结果的箭头即为合成力。
1.2 分解求合分解求合是另一种常用的力的合成方法。
对于平行四边形法则中的图形,我们可以用三角形法则将合力分解为两个分力。
分解时,需要确定一个参考方向,将合力拆分为垂直于参考方向的两个分力。
二、力的分解力的分解是指将一个力分解为平行或垂直于某一方向的两个力的过程。
力的分解可以将一个复杂的问题简化为两个相对简单的问题,便于计算。
2.1 平行分解平行分解是将一个力分解为平行于某一参考方向的两个力的过程。
利用力的平行四边形法则,我们可以通过确定一个参考方向,将合力拆分为两个平行力。
2.2 垂直分解垂直分解是将一个力分解为垂直于某一参考方向的两个力的过程。
利用力的三角形法则,我们可以通过确定一个参考方向,将合力拆分为一个垂直于参考方向的力和一个平行于参考方向的力。
三、力的合成和分解的应用力的合成和分解在物理学中有广泛的应用。
下面我们将介绍几个常见的应用。
3.1 平面力问题在平面力问题中,物体受到多个平面力的作用。
利用力的合成和分解的方法,可以将这些力合成为一个等效力,从而简化问题的求解。
3.2 斜面上的力在斜面上,一个物体同时受到重力和斜面给予的支持力的作用。
利用力的分解,我们可以将这两个力分解为平行于斜面和垂直于斜面的两个力,以便求解问题。
3.3 物体受力平衡问题在物体受力平衡问题中,物体受到多个力的作用,且力的合力为零。
力的分解和合成多个力合成为一个力的规律力的分解和合成是力学中的基本概念,它们描述了多个力的相互作用和作用效果。
根据力的分解和合成规律,我们可以将一个力分解为多个分力,也可以将多个力合成为一个合力。
本文将详细介绍力的分解和合成的规律,并通过实例加以说明。
1. 分解力的规律力的分解是将一个力分解为作用在不同方向上的两个或多个分力的过程。
根据分解规律,任何一个力都可以被分解为垂直于其作用方向的两个或多个力。
这些分力之和等于原始力,称为力的分解。
以一个斜向向上的力F作为例子,我们可以将其分解为水平方向上的分力Fx和垂直方向上的分力Fy。
根据三角函数的关系,我们可以得到以下分解公式:Fx = F * cosθFy = F * sinθ其中,θ为原始力F与水平方向的夹角。
通过分解力,我们可以得到力在各个方向上的作用效果和大小,进而进行力学分析和计算。
2. 合成力的规律合成力是将多个力合成为一个力的过程。
根据合成规律,多个力的合力可以通过向量的几何相加方法得到。
将各个力按照其作用方向用向量表示,合力的大小等于各力向量长度的矢量和,方向等于各力向量方向的矢量和。
以两个力F1和F2的合成为例子,我们可以将它们用向量F1和F2表示,然后将这两个向量进行几何相加。
合力F的大小可以通过勾股定理或正弦/余弦定理计算,合力的方向可以通过正切函数计算。
F = √(F1² + F2² + 2F1F2cosθ)θ = arctan(F2sinθ / (F1 + F2cosθ))其中,θ为F1与F2之间的夹角。
通过合成力的计算,我们可以得到多个力合力的大小和方向,进而进行力学问题的求解和分析。
3. 实例说明为了更好地理解力的分解和合成规律,下面举例说明。
假设有一个箱子沿着斜坡上升,受到斜向上的力F1作用和斜坡对箱子的支持力N的作用。
我们需要求解箱子在斜坡上升的加速度。
首先,我们将斜向上的力F1分解为垂直方向上的分力Fy和水平方向上的分力Fx。
力的合成与分解一、力的合成1、合力与分力(1)定义:如果一个力产生的效果与几个力产生的效果相同,那这个力就叫做这几个力的合力,那几个力就叫做这一个力的分力(2)逻辑关系:合力与分力的关系是等效替代关系。
2、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。
3、力的运算法则:(1)平行四边形定则求两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段作邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小和方向.这叫做力的平行四边形定则。
(2)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。
二、力的分解1、定义:求一个力的分力叫做力的分解。
2、遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则。
3、分解的方法:(1)按力产生的效果进行分解(2)正交分解方法分析一、共点力合成的方法及合力范围的确定1.共点力合成的常用方法(1)作图法:从力的作用点起,按同一标度作出两个分力F1和F2的图示,再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形,画出过作用点的对角线,量出对角线的长度,计算出合力的大小,量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示).(2)计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力.几种特殊情况:(3)力的三角形法则将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接,从第一个力的作用点,到第二个力的箭头的有向线段为合力. 如图所示,三角形法则与平行四边形定则的实质是一样的,但有时三角形法则比平行四边形定则画图要简单.2.合力范围的确定(1)两个共点力的合力范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2,即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小.当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力同向时,合力最大,为F1+F2.(2)三个共面共点力的合力范围①三个力共线且方向相同时,其合力最大为F=F1+F2+F3.②以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力最小值为零,若不能组成封闭的三角形,则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的和的绝对值.注意: 进行力的合成时,要注意正确理解合力与分力的关系.(1)效果关系:合力的作用效果与各分力共同的作用效果相同,它们具有等效替代性.(2)大小关系:合力与分力谁大谁小要视具体情况而定,不能形成合力总大于分力的固定思维.【例1】一物体受到三个共面共点力F 1、F 2、F 3的作用,三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等),则下列说法正确的是()A .三力的合力有最大值F 1+F 2+F 3,方向不确定B .三力的合力有唯一值3F 3,方向与F 3同向[来源:学|科|网]C .三力的合力有唯一值2F 3,方向与F 3同向D .由题给条件无法求出合力大小 【答案】B【详解】由图可知,F 1和F 2在竖直方向的分力等大反向,其合力为零;在水平方向的合力分别为32F 3和12F 3,因而三力的合力有唯一值3F 3,方向与F 3同向,B 正确. 二、分解力的方法1.按力产生的效果进行分解2.正交分解将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法. (1)一般选共点力的作用点为原点,建立坐标轴的原则如下: ①静力学中:以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上).②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,这样使牛顿第二定律表达式变为F x =0;F y =ma y .(2)方法:物体受到多个力作用F 1、F 2、F 3……,求合力F 时,可把各力沿相互垂直的x 轴、y 轴分解.x 轴上的合力 F x =F x1+F x2+F x3+… y 轴上的合力F y = F y1+F y2+F y3+… 合力大小:合力方向:与x 轴夹角为θ,则注意:(1)在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的分解方法是按力的实际效果进行分解,其他的分解方法都是为了解题方便而利用的.(2)力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法,分解的目的是为了更方便地求合力,将矢量运算转化为代数运算.【例2】某压榨机的结构示意图如图所示,其中B 点为固定铰链,若在A 铰链处作用一垂直于壁的力F ,则由于力F 的作用,使滑块C 压紧物体D ,设C 与D 光滑接触,杆的重力不计,压榨机的尺寸如图所示,求物体D 所受压力大小是F 的多少倍?【答案】5倍【详解】力F 的作用效果是对AB 、AC 两杆产生沿两杆方向的压力F 1、F 2,如图甲,力F 1的作用效果是对C 产生水平向左的推力和竖直向下的压力,将力F 1沿水平方向和竖直方向分解,如图乙,可得到C 对D 的压力F N ′=F N . (3分)由题图可看出 (3分)依图甲有:依图乙有:F′N =F 1sinα (3分) 故可以得到:所以物体D 所受的压力是F 的5倍 (3分)练 习1.如图5所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P 在F 1、F 2和F 3三力作用下保持静止。
力的合成多个力如何合成为一个力力的合成-多个力如何合成为一个力力是物体相互作用的结果,它是矢量量,具有大小和方向。
当多个力作用于一个物体时,如果这些力不在同一直线上,就需要合成它们,得到一个代表总力的合力。
本文将通过示例和分析说明多个力如何合成为一个力的过程。
一、合力的定义和概念合力是指多个力合在一起产生的代表总力的结果。
合力的大小和方向由各个力的大小和方向共同决定,它可以将多个力合而为一,简化问题的处理。
合力的计算可以采用几何法或分解法。
二、合力的几何法表示几何法是一种图解法,通过在力的方向上绘制力的向量,然后按照矢量相加的几何方法求得合力的大小和方向。
示例1:假设有两个力F1和F2作用于物体P上,F1的大小为4N,方向向右,F2的大小为3N,方向向上。
我们需要求出合力F的大小和方向。
首先,在坐标系上绘制F1和F2的向量,F1的向右的长度为4个单位长度,F2的向上的长度为3个单位长度。
然后,将F2向量平移至F1的起点,连接F1的起点和F2的终点,得到合力F的向量。
通过测量合力F的向量,在图纸上可以知道合力F的长度为5个单位长度,方向与x轴的夹角为53.1°。
所以,合力F的大小为5N,方向向右上方。
三、合力的分解法表示分解法是一种分解力的方法,将力分解为垂直于其他力的分力,然后将分力沿同一方向相加得到合力。
示例2:假设有三个力F1、F2和F3作用于物体P上,F1的大小为3N,方向向右,F2的大小为4N,方向向上,F3的大小为2N,方向向左。
我们需要求出合力F的大小和方向。
我们可以先将F1和F3合成为一,然后再将合力与F2合成为一。
合理的分解力的顺序可以简化计算。
首先,将F1和F3的向量分别平行移动至同一水平线上,连接它们的末端,得到小合力F'的向量。
通过测量F'的向量,在图纸上可以知道F'的长度为1个单位长度,方向向左。
接着,将F'的向量与F2的向量连接起来,得到合力F的向量。
姓名,年级:时间:第2讲力的合成与分解一、力的合成1。
合力与分力(1)定义:如果一个力①产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这一个力就叫那几个力的②合力 ,那几个力就叫这个力的③分力。
(2)关系:合力和分力是一种④等效替代关系.2.力的合成:求几个力的⑤合力的过程。
3.力的运算法则(1)三角形定则:把两个矢量⑥首尾相连从而求出合矢量的方法。
(如图所示)(2)平行四边形定则:求互成角度的⑦两个力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作⑧平行四边形 ,这两个邻边之间的对角线就表示合力的⑨大小和⑩方向。
二、力的分解1.力的分解(1)定义:求一个力的分力的过程.力的分解是力的合成的逆运算。
(2)遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则。
2。
力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;(3)最后由数学知识求出两分力的大小.3。
正交分解法(1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.(2)建立坐标轴的原则:以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)。
1。
判断下列说法对错。
(1)合力与它的分力的作用对象为同一个物体。
(√ )(2)合力及其分力可以同时作用在物体上。
(✕ )(3)几个力的共同作用效果可以用一个力来代替。
( √ )(4)在进行力的合成与分解时,都要应用平行四边形定则或三角形定则。
( √ )(5)两个力的合力一定比其分力大。
(✕)(6)既有大小又有方向的物理量一定是矢量。
( ✕)2。
(多选)将物体所受重力按力的效果进行分解,下列图中正确的是( )答案ABD3.两个力F1和F2间的夹角为θ,两力的合力为F。
以下说法正确的是()A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越小B.合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F一定增大D。
合力F的作用效果与两个分力F1和F2共同作用产生的效果是相同的答案D4。
高一物理必修1力的合成物理是考试中的重中之重,所占分值也多。
提高物理力量的方法是多看多练多积累。
我在这里整理了高一物理必修1力的合成供大家阅读,期望能关怀到您。
高一物理必修1力的合成1.合力:一个物体受到几个力共同作用产生的效果与一个力对物体作用产生的效果相同时,这个力就叫做那几个力的合力2.合成:求几个力的合力叫做力的合成.3合力的求法1.力的平行四边形定则:假如用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么,合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。
2.共点力:几个力假如都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力。
3.平行四边形定则的两种应用方法(1)图解法a.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。
b.两个以上共点力的合成: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,直到全部的力都合成进去,最终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。
当两个力相互垂直时,有:F=(F1+F2) 、tan=F2/F14合力大小的范围(1)合力F随的增大而减小(2)当=0时,F有最大值Fmax=F1+F2,当=180时,F有最小值Fmin=F1-F2(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 | F1-F2 | F F1+F25矢量与标量矢量:即有大小,又有方向,并遵循平行四边形定则的物理量叫做矢量。
标量:只有大小而没有方向,遵循代数求和法则的物理量叫做标量。
矢量和标量的根本区分就在于它们分别遵循两种不同的求和运算法则.高一物理学习方法有不少同学把提物理成果的期望寄予在大量做题上,搞题海战术。
这是不妥当的,“不要以做题多少论英雄”,重要的不在做题多,而在于做题的效益要高、目的要到达。
力的合成
一、教学目的
1.掌握力的合成和合力的概念。
2.力的平行四边形定则会用作图法和计算法求共点力的合力。
3.要求知道合理的大小与分力间夹角的关系。
二、重点和难点
1.平行四边形定则是共点力的合成的法则,也是一切矢量合成与分解所遵循的法则,需要学生深入理解并掌握。
而由代数的“求和”到矢量的“合成”,是对学生头脑中中已定型的数形观念的冲击。
2.发现规律和获取知识是科学研究的重要方法。
要引导学生手脑并用,分析与综合相结合,以提高探索研究的意识和能力。
三、课的类型
新知识课
四、教具学具
投影仪、投影胶片、弹簧秤两只、木版、白纸、图钉、橡皮条、细绳、直尺五、教学过程
(一)导入新课
1.情景创设
(1)投影显示
两位低年级同学沿不同方向共同用力提起一桶水,另一位高年级同学一人用力提起同一桶水,并在胶片中显示里的大小和方向。
分析:高年级同学用一个力与低年级同学用两个力的作用效果相同(将同一桶水由地面提起),从这个角度看一个力可代替两个力。
(2)演示实验:
将橡皮条的一端固定在木板上的A点,橡皮条的另一端与细绳套相连,用两个弹簧秤互成角度地拉细绳,将橡皮条的另一端拉到O点(用色笔点一下),并记下两弹簧秤的拉力的大小与方向(使F1与F2方向垂直且F1=3N、F2=4N),如图1所示。
然后只用一个弹簧秤将橡皮条的另一端拉到O点,记下弹簧秤的拉力F的大小及方向,如图2所示。
分析:实验中F的作用效果与F1、F2共同的作用效果相同(橡皮条的形变),即力F与F1、F2共同作用等效。
(3)概念的引出:合力和力的合成
一个力产生的效果如果能跟原来几个力(F1、F2)共同产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力。
求几个力的合力叫力的合成。
力的合成实际上就是要找一个力代替几个已知的力,而不改变其作用效果。
2.启发思维
初中我们学习的是一条直线上的两个力的合力,使用的是直接相加减的代数方法。
当两个力不在一条直线上时还能这种方法求合力吗?(停顿一会儿,当学生回想起刚才实验的现象F1=3N、F2=4N,而合力F=5N后)那么如何求任意的互成角度的两个力的合力呢?
(二)、实验研究、探索规律——新课教学
1.明确力的作用方式:
投影两种情形的共点力并点明共点力的概念。
共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者他们的作用线相交与同一点,这几个力叫做共点力。
2.设问:
要找到求两个共点力的合力的方法,就是要弄清两个共点力的大小和方向与合力的大小、方向之间的关系。
用什么办法来寻找它们之间的关系呢?
3.分析实验结果,归纳结论
(1).作出图示:
根据演示实验所记录的数据,选择合适的标度,作出拉力F1、F2的图示,注意标度要统一。
明确有向线段OA、OB、OC分别表示F1、F2和F的大小和方向。
(2)提出假设
设问:从画出的力的图示中能发现F与F1、F2间有什么关系吗?
学生回答:OC好象是以OA和OB为邻边所作平行四边形的对角线(学生看出来或已预习的学生会提出来)。
引导:如果OC看起来好象是平行四边形的对角线,这仅是一个猜想,当然猜想是科学发现的重要前提。
而究竟OC是不是平行四边形的对角线呢?这还需要利用我们所做的图示进行分析研究。
(3)探索规律
作图:以OA、OB为邻边做平行四边形,再作出对角线OCˊ,看OCˊ与OC是否重合。
讲评:对角线OCˊ与表示合力F的线段OC很接近,说明实验结果证明了猜想,即互成角度的两个共点力的合力,不是简单的用代数方法加减,而是用表示这两个共点力F1、F2的有向线段为邻边做平行四边形,这两条邻边之间的对角线的长度和方向就表示了合力F的大小和方向,这就是平行四边形定则,是前人通过大量的、非常精细的实验而得到的求任意两个共点力的合力的规律。
而对角线OCˊ与表示合力F的线段OC不完全重合,是由于误差造成的,如读数有偏差、作图不准等原因。
因此今后我们用实验来研究规律时必须细致、认真,并尽可能多的获取数据,以减少误差,揭示事物变化的本质。
(三)问题讨论,深化思维
1.求合力的方法
问题1 两个共点力F 1=80N,方向水平相右,F ,方向竖直向上,求这两个力的合力。
(投影)
(1)用作图法,如图6所示(选标度,画有向线段,做平行四边形,量对角线长度算合力,测α角)。
(2)用直角三角形知识。
F的大小:F=√F 12+F 22=100N
F 的方向:tan α= F 2/ F 1=3/4,查表得α=37
2.两个以上的共点力的合成
也可以应用平行四边形定则求出它们的合力:先求出任意的两个力的合力,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。
举例:画图说明。
3.合力随两个分力变化的特点
作图说明:
合力F 的大小和方向随着F 1、F 2的夹角而变化。
(1).F 的大小随两力的夹角α增大而减小;
(2).当夹角α变化时,合力的范围为F ∈[|F 1—F 2|,(F 1+F 2)].
当夹角α=0。
时,力F1和F2在同一条直线上且方向相同,F= F1+F2。
此时合图6
力最大,大小等与两个力的大小之和,合力F的方向跟两个力的方向相同。
当夹角α=180时,力F1和F2在同一条直线上且方向相反,F= |F1-F2|。
此时合力最小,大小等与两个力的大小之差,合力F的方向跟两个力中较大的那个力的方向相同。
(3).合力F比F1或F2可大可小也可相等。
问题2两个共点力F1=3N,F2=4N,当改变二力间的夹角α而不改变大小时,其合力F可能为下列那些值()
A. 0 B.2N
C.6N
D.8N
4.矢量和标量
矢量:既有大小,又有方向,运算方法遵循平行四边形定则;
如力、速度、加速度
标量:只有大小,没有方向,运算方法只是代数方法——直接加减。
如温度、长度、质量、时间、能量。
(四)、知识回顾,升化思维
1.互成角度的两个共点力的合成,包括今后遇到的所有矢量的合成不能简单地利用代数方法相加减,而必须遵循平行四边形定则,可以用作图法粗略的求解,也可利用三角形的边角关系进行精确的计算。
2.实验归纳法是科学研究的重要方法,要通过提出假设,设计实验,实验研究,数据分析,归纳总结,反复实验,最后形成结论这样一个过程,这种探索规律的方法,
今后常用到。
3.用公式法求合力
用作图法求合力比较烦,且不太准确。
现在介绍一种比较好的求合力的方法,也是我们今后解题常用的方法之一——公式法。
有刚才所学的平行四边形定则做保证,我们在知道分力F1、F2的大小和方向的情况下,可以利用解三角形知识来计算合力的大小和方向。
公式的推导:
方向:tgφ= F1sinα/(F2+F1cosα)
由公式也可以看出:
(1).F的大小随两力的夹角α增大而减小
(2).当α=0时,F最大,为F1+F2
(3).当α=180时,F最小,为|F1-F2|
(五)反馈评价,效果验收
问题见投影胶片。
六、布置作业:
课本P14 (1)、(2)、(3)、(4)
七、板书设计
五、力的合成
一、合力
二、力的合成
三、平行四边形定则
四、求合力的方法
1.作图法
2.公式法
五、合力F的大小随分力夹角α变化的特点
(1).F的大小随两力的夹角α增大而减小;
(2).当夹角α变化时,合力的范围为F∈[|F1—F2|,(F1+F2)].
(3).合力F比F1或F2可大可小也可相等。
六、矢量和标量
1.矢量:既有大小,又有方向
2.标量:只有大小,没有方向
八、教学后记。