高中物理必修一 力的合成与分解 (提高)

力的合成与分解一日常生活中一个物体通常会受到几个力的共同作用，比如两个同学可以共同提起一桶水，也可以让一个同学提起这桶水，我们可以说两个同学提水桶的力与一个同学提水桶的力产生的效果是相同的。

若一个力产生的效果与原来几个力产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力。

求几个力的合力的过程或求合力的方法，叫做力的合成。

合力与分力的关系是在“改变运动状态”效果上可以等效替代。

只要效果相同，都可以进行代换。

由于力是矢量，力的合成并非是简单的代数相加，而要遵循平行四边形定则，一切矢量的运算都遵循这个定则。

如果两个分力的大小不变，夹角越大，合力就越小；夹角越小，合力越大；合力可能大于任何一个分力，也可能小于任何一个分力，也可能介于两个分力之间，若两个分力的大小分别为F1、F2，则当两个力的方向相同时，合力最大，为F 1+F2，若两个分力的方向相反，则合力的取值最小为F1-F2的绝对值，方向与较大的那个分力方向相同。

当两个分力的夹角在0O和1800之间，则合力的大小在上述最大值和最小值之间变化，即其合力F的变化范围是：|F1-F2|≤F≤F1+F2。

比如5N、8N两个力的合力最小值可以是3N，最大值可以是13N，在这个例子中，合力显然可以比任一个分力都小。

若三个力合成，合力的大小变化范围会更复杂些，可以先将其中任意两个力合成，则这两个力的合力有个范围，若第三个力正好在这个范围内，则三力的合力最小值为0，若第三个力不在这个范围内，则三力的合力最小值为第三个力与前两个力合力的最大值之差。

比如2N，4N，5N三力的合成，若先将2N，4N合成，它们合力的范围在2N和6N之间，第三个力5N正好在这个范围内，当前两个力的合力大小正好为5N，方向与第三个力的方向相反时，三力的合力为0。

若三力的方向相同，它们的合力最大值为三力的代数和11N。

又比如2N，4N，7N三力的合成，若先将2N，4N合成，它们合力的范围在2N和6N之间，第三个力7N并不在这个范围内，当前两个力的合力取最大值6N，第三个力7N与之方向相反时，三力的合力最小值为这两者之差1N。

高一物理必修一力的合成和分解力是物体之间相互作用的结果，它可以合成和分解。

力的合成是指多个力同时作用在同一物体上时，所产生的效果与单独作用于物体上的力相同的现象，而力的分解则是将一个力拆分成多个分力的过程。

力的合成可以用几何法或分力法来描述。

几何法是通过绘制力的向量图来确定结果力的大小和方向。

首先将各个力的起点相连，然后将最后一个力的终点与起点相连，即可得到合成力的大小和方向。

而分力法则是将一个力拆分成两个垂直方向的分力，通过几何关系和三角函数来求解结果力的大小和方向。

例如，当一个物体受到两个相互垂直的力时，可以利用几何法或分力法来求解合成力。

假设物体受到两个力F1和F2的作用，F1的大小为10N，方向向右；F2的大小为8N，方向向上。

根据几何法，我们可以将F1和F2的向量相连并求出合成力的大小和方向。

根据分力法，我们可以将F1拆分成横向力和纵向力，然后通过三角函数来求解结果力的大小和方向。

在物理学中，力的分解也是一个重要的概念。

通过力的分解，我们可以将一个复杂的力拆分成多个简单的分力，从而更容易地分析物体的运动和受力情况。

例如，当一个斜面上的物体受到重力和斜面法向力时，可以将重力和斜面法向力分解成平行和垂直于斜面的两个分力，然后分析物体在斜面上的运动和受力情况。

力的合成和分解不仅在静力学中有重要应用，在动力学中也有着广泛的应用。

例如，当一个物体受到多个力的作用时，可以利用力的合成来求解物体的加速度和速度；而在运动过程中，可以利用力的分解来分析物体在各个方向上的受力情况。

因此，力的合成和分解是物理学中的重要概念，对于我们理解物体的运动和受力情况具有重要意义。

除了在物理学中有着重要的应用之外，力的合成和分解也是工程学和实际生活中的常见问题。

例如，在工程设计中，需要考虑多个力同时作用在同一结构上的情况，通过力的合成可以求解结构的受力情况；而在实际生活中，人们常常需要分解各种复杂的力，以便更好地理解和应对不同的情况。

人教版高中物理总复习知识点梳理重点题型（常考知识点）巩固练习力的合成与分解【考纲要求】1. 知道力的合成与分解、合力与分力、平行四边形定则；2. 会用作图法求共点力的合力；3. 理解合力的大小与分力夹角的关系；4. 会用作图法求分力，并且能用直角三角形及正交分解法求分力。

【考点梳理】考点一：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.要点诠释：①合力与分力是针对同一受力物体而言.②一个力之所以是其他几个力的合力,或者其他几个力是这个力的分力,是因为这一个力的作用效果 与其他几个力共同作用的效果相当,合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系. 考点二：共点力1.定义：一个物体受到的力作用于物体上的同一点或者它们的作用线交于一点,这样的一组力叫做共 点力.(我们这里讨论的共点力,仅限于同一平面的共点力)要点诠释：一个具体的物体,其各力的作用点并非完全在同一个点上,若这个物体的形状 大小对所研究的问题没 有影响的话,我们就认为物体所受到的力就是共点力.如图甲所示,我们可以认为拉力 F 、摩擦力 F 1 及支持力 F 2 都与重力 G 作用于同一点 O.如图乙所示,棒受到的力也是共点力.2.共点力的合成:遵循平行四边形定则.3.两个共点力的合力范围合力大小的取值范围为:F 1+F 2≥F≥|F 1-F 2|.在共点的两个力 F 1 与 F 2 大小一定的情况下,改变 F 1 与 F 2 方向之间的夹角 θ ,当 θ 角减小时,其合力F 逐渐增大;当 θ =0°时,合力最大 F=F 1+F 2,方向与 F 1 与 F 2 方向相同;当 θ 角增大时,其合力逐渐减小;当θ=180°时,合力最小 F=|F 1-F 2|,方向与较大的力方向相同.4.三个共点力的合力范围①最大值:当三个分力同向共线时,合力最大,即 F max =F 1+F 2+F 3.②最小值:a.当任意两个分力之和大于第三个分力时,其合力最小值为零.b.当最大的一个分力大于另外两个分力的算术和时 ,其最小合力等于最大的一个力减去另外两个力的算术和的绝对值.要点三、矢量相加的法则要点诠释：(1)平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，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(如左图所示)。

3.4 《力的合成和分解》教学设计一、教材分析学生在初中已经接触过求沿同一直线作用的两个力的合力的方法，在第一章也初步接触过位移的矢量合成，本节的内容进一步介绍矢量运算的普遍法则——平行四边形定则。

教科书首先结合提水桶、吊灯悬吊在天花板上等实例，根据等效思想提出合力与分力的概念；然后提出力的合成和分解的探究问题，并设计实验进行探究，得出力的合成和分解所遵从的法则——平行四边形定则；最后，从物理量运算的角度，提升对矢量和标量的认识。

二、学情分析对于本章来说，把牛顿第三定律由原来在牛顿运动定律之后，提前放入本章，这就为解答共点力平衡问题的受力分析奠定了必要的知识基础。

为此，本章在重力、弹力、摩擦力的后面，增加“牛顿第三定律”一节课文，并在该节课文中，专门设立了一个“物体受力的初步分析”小标题，为分析“共点力的平衡”问题设下伏笔。

在这一节中，把力的合成和分解设计为一节课，其教学目标很明确，只要求学生会用等效替换的方法根据平行四边形定则进行力的合成和分解的运算，并不要求学生解答具体实际情境中的受力问题，而把这些问题放在“共点力的平衡”中去解决，这有利于帮助教师理解和规范力的合成和分解的教学目标。

三、教学建议平行四边形定则是本节的重点和难点。

这个定则是矢量运算普遍遵从的法则，对后续学习具有重要影响，因此本节内容是整个高中物理的重要内容，是物理知识体系中有方法、可迁移、应用广泛的内容，因此平行四边形定则是学习的重点。

矢量运算的法则完全不同于算术运算法则，从思维方式上看对学生来说具有较大的跨度，因此平行四边形定则是学生学习的难点。

四、教学目标和教学重难点1、教学目标(1)、知道合力与分力的概念，体会等效替换的思想。

(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或者分力。

(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。

力的合成和分解课后篇巩固提升合格考达标练1.(2021陕西宝鸡高一期末)在力的合成中,关于两个分力与它们合力的关系,下列说法中正确的是()A.合力大小一定等于两个分力大小之和B.合力的方向一定与分力的方向相同C.合力大小一定比任何一个分力都大D.两个分力不变且两个分力的夹角在0~180°之间变化时,夹角越大合力越小,合力大小不一定是等于两个分力大小之和,A错误;由力的平行四边形定则可知,合力的方向不一定与分力的方向相同,B错误;当两个力方向相同时,合力等于两分力之和,合力大于每一个分力;当两个分力方向相反时,合力等于两个分力之差,合力可能小于分力,由此可见:合力可能大于分力也有可能小于分力,C错误;当夹角在0~180°之间变化时,由公式F=√F12+F22+2F1F2cosθ,知夹角越大合力越小,D正确。

2.如图所示,轻绳OA、OB和OP将一只元宵花灯悬挂在P点,花灯保持静止。

已知绳OA和OB的夹角为120°,对O点拉力的大小皆为F,轻绳OP对O点拉力的大小为()A.FB.√2FC.√3FD.2FOP对O点拉力的大小等于绳OA和OB的拉力的合力,根据几何知识可知,应为F。

3.(2021山西长治高一月考)三个共点力F1、F2、F3可用如图所示的有向线段表示,它们围成封闭的三角形。

则这三个力的合力最大的是()中F1和F2的合力为-F3,合力等于0;B中F1和F3的合力为F2,合力等于2F2;C中F1和F2的合力为F3,合力等于2F3;D中F2和F3的合力为F1,合力等于2F1;由上可知2F1最大,故选D。

4.如图甲为射箭比赛时的场景。

已知弓的顶部跨度为l,且拉弓过程中l保持不变;弦均匀且弹性良好,其自由长度也为l,劲度系数为k;射箭时弦和箭可等效为图乙情景:箭在弦的正中间,弦夹在类似动滑轮的附加装置上,将箭发射出去。

发射箭时弦的最大长度为2l,设弦的弹力满足胡克定律,则箭被发射瞬间所受的弹力为()kl B.kl C.√3kl D.2klA.√32,两侧弦和虚线构成一个正三角形,则弦伸长的长度为x=2l-l=l,由胡克定律知,弦上的拉力为F=kx=kl,两侧弦之间的夹角为60°,则箭受到的弹力,即两侧弦的拉力的合力为F'=2F cos 30°=√3kl。

第6讲力的合成与分解考情剖析(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A 代表容易，B代表中等，C代表难)知识 整合知识网络基础自测力的合成与分解1．定义：求几个力的合力叫__________，求一个力的分力叫__________．2．运算定则(1)平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么____________________就表示合力F的大小和方向，如图所示．(2)三角形定则：求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的线段首尾相接地画出，把F1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示______________，如图所示．(3)多个力的合成：可将这些分力首尾相接，它们的合力为从第一个力的首端指向最后一个力的尾端，此法称为__________．(4)正交分解法：这是求多个力的合力常用的方法．把每个力都分解到互相垂直的两个方向上，分别求这两个方向的力的代数和F x、F y，然后再求合力：F＝__________.重点阐述重点知识概述一、分力和合力的关系1．两个分力F1、F2的合力范围：|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|.2．合力F可能比分力大，也可能比分力小，还可能等于某个分力的大小．二、力的分解的几种情形1．已知一个力(合力)和两个分力的方向，则两个分力有唯一确定的值．2．已知合力(大小、方向)和一个分力(大小、方向)，则另一个分力有唯一确定的值．3．已知合力和一个分力的方向，则另一个分力有无数解，且具有最小值．4．已知合力和一个分力的大小，则可分解成无数个分力，但当该分力小于合力，另一个分力与合力夹角最大时，两个分力便有确定的两个解．难点释疑1．力的合成(1)合力的大小和方向合力的大小和方向取决于各分力的大小、方向以及分力间的夹角．(2)常见的类型有(1)求分力的大小如果几个力共同作用产生的效果与一个力的作用效果相同，则这个力可以替代这几个分力，反之也成立．(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最后由平行四边形和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：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，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)；在动力学中，以加速度方向和垂直加速方向为坐标轴建立坐标系．③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 x 1＋F x 2＋F x 3＋… y 轴上的合力：F y ＝F y 1＋F y 2＋F y 3＋…合力大小：F ＝F 2x ＋F 2y合力方向：与x 轴夹角为θ，则tan θ＝F yF x.【典型例题1】 作用于原点O 的三力平衡，已知三力均位于xOy 平面内，其中一个力的大小为F 1，沿y 轴负方向；力F 2的大小未知，与x 轴正方向的夹角为θ，如图所示．下列关于第三个力F 3的判断，正确的是( )A．力F3的最小值为F1cosθB．力F3与F2夹角越小，则F2与F3的合力越小C．力F3只能在第二象限D．力F3可能在第三象限的任意区域温馨提示记录空间【典型例题2】如图甲所示，m在三根细绳悬吊下处于平衡状态，现用手持绳OB 的B端，使OB缓慢向上转动，且始终保持结点O的位置不动，分析AO、BO两绳中的拉力如何变化．温馨提示②一个分力的方向不变．图解法具有简单、直观的优点．记录空间【变式训练1】水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的上端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m＝10kg的重物，∠CBA＝30°，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力为(g取10m/s2)()A．50NB．503NC．100ND．100 3N【变式训练2】三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同均为200 N，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端固定，θ＝30°.则O点悬挂的重物G不能超过()A．100 N B．173 N C．346 N D．200 N易错诊所用力的矢量三角形定则分析力的极值问题的实质是数形结合，数形结合在数学中是常用的一种方法．事实上，所有矢量都可以利用这种数形结合的形式求极值．①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2最小的条件是：两个分力垂直，如图甲所示．最小的F2＝F sinα.②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2最小的条件是所求分力F2与合力F垂直，如图乙所示．最小的F2＝F1sinα.甲乙③当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2最小的条件是：已知大小的分力F1与合力F同方向最小的F2＝|F－F1|.【典型例题3】如图所示，两根相同的橡皮绳OA、OB，开始夹角为0°，在O点处打结吊一重G＝50 N的物体后，结点O刚好位于圆心．(1)将A、B分别沿圆周向两边移至A′、B′处，使∠AOA′＝∠BOB′＝60°.欲使结点仍在圆心处，则此时结点处应挂多重的物体？(2)若将橡皮绳换成无明显弹性的轻绳，结点仍在圆O，在结点处仍挂重G＝50 N的重物，并保持左侧轻绳在OA′不动，缓慢将右侧轻绳从OB′沿圆周移动，当右侧轻绳移动到什么位置时右侧轻绳中的拉力最大？最小值是多少？温馨提示记录空间【变式训练3】 如图所示，滑轮本身的质量可忽略不计，滑轮轴O 安装在一根轻木杆B 上，一根轻绳AC 绕过滑轮，绳与滑轮间的摩擦不计，A 端固定在墙上，且绳保持水平，C 端下面挂一个重物，BO 与竖直方向夹角θ＝45°，系统保持平衡．若保持滑轮的位置不变，改变θ的大小，则滑轮受到杆的弹力大小变化的情况是( )A ．只有θ变小，弹力才变大B ．只有θ变大，弹力才变大C ．无论θ变大或变小，弹力都变大D ．无论θ变大或变小，弹力都不变随堂 演练1．物体同时受到一平面内三个力作用而做匀速直线运动，下列几组力不可能的是( ) A ．5N,7N,8N B ．5N,2N,3N C ．1N,5N,10N D ．10N,10N,10N2．如图所示，石拱桥的正中央有一质量为m 的对称楔形石块，侧面与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g ，若接触面间的摩擦力忽略不计，则石块侧面所受弹力的大小为( )第2题图A.mg2sin αB.mg 2cos αC.12mg tan αD.12mg cot α3．如图所示，轻杆BO 一端装在铰链上，铰链固定在竖直墙上，另一端装一轻滑轮，重为G 的物体用细绳经滑轮系于墙上A 点，系统处于平衡状态，若将A 点沿竖直墙向上缓慢移动少许，且系统仍处于平衡状态，则轻杆所受压力大小的变化情况是( )A ．先变小后变大B ．先变大后变小C ．一直变小D ．保持不变第3题图4．如图所示，质量为M的楔形物块固定在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．小物块在平行于斜面的恒力F作用下沿斜面向上做匀速直线运动．在小物块的运动过程中，地面对楔形物块的支持力为()第4题图A．(M＋m)gB．(M＋m)g－FC．(M＋m)g＋F sinθD．(M＋m)g－F sinθ5．如图所示，A、B都是重物，A被绕过小滑轮P的细线所悬挂，B放在粗糙的水平桌面上；小滑轮P被一根斜短线系于天花板上的O点；O′是三根线的结点，bO′水平拉着B 物体，cO′沿竖直方向拉着弹簧；弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略，整个装置处于平衡静止状态．若悬挂小滑轮的斜线OP的张力是203N，则下列说法中错误的是()第5题图A．弹簧的弹力为10NB．重物A的质量为2kgC．桌面对B物体的摩擦力为103ND．OP与竖直方向的夹角为60°第6题图6．如图，轻杆A端用光滑水平铰链装在竖直墙面上，B端用水平绳固定在墙C处并吊一重物P，在水平向右的力F缓缓拉起重物P的过程中杆AB所受压力() A．变大B．变小C．先变小再变大D．不变第7题图7．如图所示，静止在斜面上的重物的重力可分解为沿斜面方向向下的分力F1和垂直斜面方向的分力F2.关于这两个分力，下列说法中正确的是()A．F1作用在物体上，F2作用在斜面上B．F2的性质是弹力C．F2就是物体对斜面的正压力D．F1和F2是物体重力的等效替代，实际存在的就是重力8．在上海世博会最佳实践区，江苏城市案例馆中穹形门窗充满了浓郁的地域风情和人文特色．如图所示，在竖直放置的穹形光滑支架上，一根不可伸长的轻绳通过轻质滑轮悬挂一重物G，现将轻绳的一端固定于支架上的A点，另一端从B点沿支架缓慢地向C点靠近(C点与A点等高)．则绳中拉力大小变化的情况是()第8题图A．先变小后变大B．先变大后变小C．先变小后不变D．先变大后不变9．如图所示，细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同，长度MO＞NO，则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)()第9题图A．ON绳先被拉断B．OM绳先被拉断C．ON绳和OM绳同时被拉断D．因无具体数据，故无法判断哪条绳先被拉断第6讲力的合成与分解知识整合基础自测1．力的合成力的分解 2.(1)这两个邻边之间的对角线(2)合力F的大小和方向(3)多边形定则(4)F2x＋F2y重点阐述【典型例题1】作用于原点O的三力平衡，已知三力均位于xOy平面内，其中一个力的大小为F1，沿y轴负方向；力F2的大小未知，与x轴正方向的夹角为θ，如图所示．下列关于第三个力F3的判断，正确的是()A．力F3的最小值为F1cosθB．力F3与F2夹角越小，则F2与F3的合力越小C．力F3只能在第二象限D．力F3可能在第三象限的任意区域【答案】A【解析】三力平衡，故F1、F2、F3可以组成一个矢量三角形，由图所示，F1大小方向一定，F2仅方向确定，故F3与F2垂直时F3最小，即F3的最小值为F1cosθ；F2与F3的合力为F1，故F2与F3的合力不变，故B错；由图可知F3可处于水平向左，故C错；由图知F3方向为F2的相反方向的顺时针偏转时，才能组成矢量三角形，故F3不可能在第三象限且处于F2反向与F1的夹角区域内，故D错，故答案选A.【典型例题2】如图甲所示，m在三根细绳悬吊下处于平衡状态，现用手持绳OB 的B端，使OB缓慢向上转动，且始终保持结点O的位置不动，分析AO、BO两绳中的拉力如何变化．【答案】F1变小F2先变小后变大【解析】由于O点始终不动，故物体始终处于平衡状态，OC对O点的拉力不变且OA中拉力的方向不变，由平衡条件的推论可知绳AO 的拉力F1与绳OB的拉力F2的合力F′的大小和方向不变．现假设OB转至图乙中F2′位置，用平行四边形定则可以画出这种情况下的平行四边形，依此即可看出，在OB向上转的过程中，OA中的拉力F1变小，而OB中的拉力F2是先变小后变大．变式训练1C【解析】滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳子拉力T1和T2的合力．因同一根绳张力处处相等，都等于物体的重量，即T1＝T2＝G＝100N.用平行四边形定则作图，可知合力F＝100N，所以滑轮受绳的作用力为100N，方向与水平方向成30°角斜向下．选C.变式训练2A【解析】对O点受力分析，如图所示，由大角对大边，小角对小边的原则知，绳OA中的拉力T OA最大，且T OA＝2T′OC，T OC＝T′OC＝G，而三段绳可承受的最大拉力均为200 N，所以G mex＝100 N，故选A.【典型例题3】如图所示，两根相同的橡皮绳OA、OB，开始夹角为0°，在O点处打结吊一重G＝50 N的物体后，结点O刚好位于圆心．(1)将A、B分别沿圆周向两边移至A′、B′处，使∠AOA′＝∠BOB′＝60°.欲使结点仍在圆心处，则此时结点处应挂多重的物体？(2)若将橡皮绳换成无明显弹性的轻绳，结点仍在圆O，在结点处仍挂重G＝50 N的重物，并保持左侧轻绳在OA′不动，缓慢将右侧轻绳从OB′沿圆周移动，当右侧轻绳移动到什么位置时右侧轻绳中的拉力最大？最小值是多少？【答案】(1)25N(2)32G【解析】(1)设OA、OB并排吊起重物时，橡皮条产生的弹力均为F，则它们的合力为2F，与G平衡，所以2F＝G，F＝G2＝25 N.当A′O、B′O的夹角为120°时，橡皮条伸长不变，故F仍为25 N，它们互成120°角，合力的大小等于F，即应挂G′＝25 N的重物．(2)以结点O为对象，受三个力作用，重物对结点向下的拉力G(如图)，大小和方向都不变；左侧轻绳OA′的拉力F OA，其方向保持不变；右侧轻绳OB′的拉力F OB，缓慢移动时三力平衡．由矢量三角形可知，当右侧轻绳移动到与左侧轻绳垂直时，右侧轻绳中的拉力最小，此时右侧轻绳与水平方向的夹角为θ＝60°.由矢量直角三角形可知，拉力的最小值为F min ＝Gsin60°＝32G. 变式训练3 D 【解析】 无论θ变大或变小，水平绳和竖直绳中的拉力不变，这两个力的合力与杆对滑轮的弹力平衡，故弹力都不变．随堂演练1.C 【解析】 做匀速直线运动说明所受合力为0，A 、B 、D 项均满足条件，而C 项中合力的范围是4N ≤F 合≤16N ，故C 项错误．2.A 【解析】 画物体受力图如下图，根据力的合成，mg ＝2×Fsin α，所以F ＝mg 2sin α，本题选A.第2题图3.C 【解析】 对O 点受力分析可知，O 点受AO 的拉力，BO 的弹力，和物体对O的拉力．系统处于平衡状态，因此当A 点上移时，θ减小，则BO 所受的压力大小F ＝2Gsin θ2，因此F 一直减小，故选C.第3题图4.D 【解析】 先对小物块m 进行受力分析如图，由小物块在斜面上匀速滑动，则小物块处于平衡状态，则有⎩⎪⎨⎪⎧F N ＝mgcos θF ＝f 1＋mgsin θ第4题图再对M 进行受力分析，如图有F′＋f′1sin θ＝Mg ＋F′N cos θ由于f′1＝f 1, F′N ＝F N ，所以Mg ＋mgcos 2θ＝F′＋Fsin θ－mgsin θ·sin θ则F′＝Mg ＋mgcos 2θ＋mgsin 2θ－Fsin θ＝(M ＋m)g －Fsin θ.故答案选D.5.A 【解析】 O′a 与aA 两绳拉力的合力与OP 的张力大小相等，由几何知识可知，F O ′a ＝F aA ＝20N ，且OP 与竖直方向夹角为30°，D 不正确；重物A 的重力G A ＝F aA ，所以m A ＝2kg ，B 正确；桌面对B 的摩擦力F f ＝F O′b ＝F O ′a cos30°＝103N ，C 正确；弹簧的弹力F 弹＝F O ′a sin30°＝10N.故A 正确．6.D 【解析】 设拉起重物P 后，BP 与竖直方向夹角为θ，则BP 上的拉力F T ＝mg cos θ，设杆AB 对B 点支持力为F N ，由于绳BC 的拉力是水平的，故F N 的竖直分力和F T 的坚直分力相等，而F T 的坚直分力仍为mg ，故F N 的竖直分力一直保持不变，即F N 保持不变，根据牛顿第三定律，杆AB 所受的压力也不变，故D 正确．7.D 【解析】 F 1、F 2仅是重力的两个分力，这两个力可以替代重力的效果，所以D 选项正确．物体对斜面的正压力跟F 2大小相等、方向相同，但二者作用在不同物体上，不是同一个力，所以A 、B 、C 错误．8.D 【解析】 分析轻质滑轮移到C 点时的受力如图，由滑轮模型的特点可知T 1＝T 2，根据平衡条件及力的正交分解可知，⎩⎪⎨⎪⎧T 1cos α＝T 2cos α，T 1sin α＋T 2sin α＝T 3＝G T 1＝T 2＝G 2sin θ.第8题图从C 点到半圆周上即与A 等高的各点处，夹角不变，所以拉力大小不变，而沿支架缓慢地向B 点靠近时，夹角增大，故T 1与T 2减小，反过来则当轻绳的另一端从B 点沿支架缓慢地向C 点靠近时，绳中拉力大小变化情况是先变大后不变．9.A 【解析】 由于MO ＞NO ，所以α＞β，则作出力分解的平行四边形如图所示，由四边形的两个邻边的长短可以知道F ON ＞F OM ，所以在G 增大的过程中，绳ON 先断．第9题图。

高一物理必修一第三章力的合成和分解知识点力的合成和分解是考试中的常考点，为您提供的是高一物理必修一第三章力的合成和分解知识点，希望对你有帮助!力的合成和分解1、标量和矢量：(1)将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题.(2)矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则：标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则.(3)同一直线上矢量的合成可转为代数法，即规定某一方向为正方向，与正方向相同的物理量用正号代人，相反的用负号代人，然后求代数和，最后结果的正、负体现了方向，但有些物理量虽也有正负之分，运算法则也一样，但不能认为是矢量，最后结果的正负也不表示方向，如：功、重力势能、电势能、电势等.2、力的合成与分解：(1)合力与分力(2)共点力的合成:1、共点力几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫共点力。

2、力的合成方法求几个已知力的合力叫做力的合成。

互成θ角——用力的平行四边形定则3、平行四边形定则：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为邻边，作平行四边形，它的对角线就表示合力的大小及方向，这是矢量合成的普遍法则。

求F、的合力公式：(3) 合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力(4)两个分力成直角时，用勾股定理或三角函数。

注意事项：(1)力的合成与分解，体现了用等效的方法研究物理问题.(2)合成与分解是为了研究问题的方便而引入的一种方法，用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩，即考虑合力则不能考虑分力，同理在力的分解时只考虑分力，而不能同时考虑合力.(3)共点的两个力合力的大小范围是|F1-F2|≤F合≤Fl+F2.(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零.(5)力的分解时要认准力作用在物体上产生的实际效果，按实际效果来分解.(6)力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上，分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力).易错现象:1.对含静摩擦力的合成问题没有掌握其可变特性2.不能按力的作用效果正确分解力3.没有掌握正交分解的基本方法高一物理必修一第三章力的合成和分解知识点全部内容就是这些，更多内容请关注!。

（新教材）统编人教版高中物理必修一第三章第4节《力的合成和分
解》优质说课稿
今天我说课的内容是统编人教版高中物理必修一第三章第4节《力的合成和分解》。

第三章主要讲述相互作用——力，以相互作用与**定律为学习主题。

自然界的物体不是孤立存在的，它们之间具有多种多样的相互作用。

正是由于这些相互作用，物体在形状、**状态等许多方面会发生变化。

如何来研究这些相互作用呢?在力学中，物体间的相互作用抽象为一个概念——力。

在研究物体做机械**时，最常见的力有重力、弹力和摩擦力，本章研究这几种常见力的特点和规律。

通过本章学习，培养学生**与相互作用观念、建构模型的意识和能力、一定的科学探究的意识、能力和科学态度与责任，从而让学生具有物理学科的核心素养。

本章共有五节内容，本节是第四节，探究力的合成和分解。

承载着实现全章教学目标的任务。

为了更好地教学，下面我将从课程标准、教材分析、教学目标和学科核心素养、教学重难点、教学方法、学情分析、教学过程等方面进行说课。

一、说课程标准。

普通高中物理课程标准（2017版2020年修订）【内容要求】：“1.2.2 通过实验，了解力的合成与分解，知道矢量和标量。

”
二、教材分析。

本节是第三章《相互作用——力》的第四节。

本节探究力的合成和分解。

从共点力的概念切入，继而通过例子阐述合力和分力的概念。

接下来通过实验讲述力的合成和分解。

最后教材讲解矢量和标量。

教材。

力的合成与分解一．合力与分力1、一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同，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．2、合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系。

3、共点力：几个力如果作用在物体的同一个点，或者它们的作用线相交于同一个点，这几个力做共点力。

二．力的合成与分解1、求几个力的合力叫力的合成；求一个力的分力叫力的分解．〔分解某个力时，要根据这个力产生的实际效果进行分解〕。

同一个力可以分解成无数对大小、方向不同的分力。

下面是有确定解的几种常见情况：(1)合力和两个分力的方向，求两个分力的大小〔有一组解〕。

(2)合力和一个分力的大小与方向，求另一个分力的大小和方向〔有一组解〕。

(3)合力及一个分力F 1的大小和F 2的方向求F 1的方向和F 2的大小〔有一组解或两组解〕。

合力和分力是一种等效代替关系，分解是用分力代换合力；合成那么是用合力代换分力注意：力的合成是唯一的，而力的分解有时不是唯一的。

只有在以下两种情形下，力的分解才是唯一的：(1)合力和两个分力的方向； (2)合力和一个分力大小和方向。

2、运算法那么：〔1〕平行四边形法那么：求两个互成角度的共点力F 1、F 2的合力,可以把F 1，F 2的线段作为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向。

〔2〕三角形法那么：合力和两个分力通过平移，构成一个首尾相接的封闭三角形。

这就是三角形法那么 求两个互成角度的共点力F 1，F 2的合力，可以把F 1，F 2首尾相接地画出来，把F 1，F 2的另外两端连接起来，那么此连线就表示合力F 的大小和方向；〔3〕共点的两个力：F 1、F 2的合力F 的大小，与它们的夹角θ有关，θ越大，合力越小；θ越小，合力越大。

合力可能比分力大，也可能比分力小。

F 1与F 2同向时合力最大，F 1与F 2反向时合力最小。

合力大小的取值范围是 | F 1－F 2|≤F 合≤〔F 1＋F 2〕求F 、F 2两个共点力的合力的公式： Ｆ＝θCOS F F F F 2122212++合力的方向与F 1成α角：1tg α=注意：①力的合成和分解都均遵从平行四边行法那么。

F1F2 FOF1F2FO力的合成与分解1．力的合成（1）力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”（合力）。

力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过试验总结出来的共点力的合成法则，它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。

（2）平行四边形定则可简化成三角形定则。

由三角形定则还可以得到一个有用的推论：假如n个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这n 个力的合力为零。

（3）共点的两个力合力的大小范围是|F1－F2| ≤F合≤F1＋F2（4）共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零。

2．力的分解（1）力的分解遵循平行四边形法则，力的分解相当于已知对角线求邻边。

（2）两个力的合力惟一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为多数组分力，但在详细问题中，应依据力实际产生的效果来分解。

（3）几种有条件的力的分解①已知两个分力的方向，求两个分力的大小时，有唯一解。

②已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向时，有唯一解。

③已知两个分力的大小，求两个分力的方向时，其分解不惟一。

④已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求这个分力的方向和另一个分力的大小时，其分解方法可能惟一，也可能不惟一。

（4）用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律：①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。

如图所示，F2的最小值为：F2min=F sinα②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2取最小值的条件是：所求分力F2与合力F垂直，如图所示，F2的最小值为：F2min=F1sinα③当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2取最小值的条件是：已知大小的分力F1与合力F同方向，F2的最小值为｜F－F1｜（5）正交分解法：把一个力分解成两个相互垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。

高中物理必修一力的分解和合成高中物理必修一力的合成和分解一、学习目标：1. 理解合力、分力、力的合成和分解。

2. 掌握平行四边形定则的含义和使用方法，会进行力的合成和分解。

3. 会进行受力分析，会用正交分解法求解力的平衡问题。

二、重点、难点：重点：1. 理解什么是等效替代法。

2. 熟练掌握平行四边形定则的应用。

3. 会根据力的效果对其进行分解并利用三角形关系求解分力或合力。

4. 会利用正交分解法求解力的平衡问题。

难点：1.“平行四边形定则”的理解和应用。

2. 按照力的实际效果分解力。

3. 正交分解方法的应用。

三、考点分析：本节内容是力学的基础内容，对本节课内容的考查常和物体的平衡，牛顿运动定律及运动结合起来综合出题，是高考考查的重点。

内容和要求考点细目出题方式合力、分力、力的合成、力的分解，共点力合力和分力的等效替代关系选择题、计算题平行四边形定则在力的合成和分解中的应用正交分解法在力的合成与分解中的应用分析方法等效替代法，正交分解法，平行四边形定则，矢量三角形法选择题、计算题1、合力与分力（1）合力与分力的概念：一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，而那几个力就叫做这个力的分力。

（2）合力与分力的关系：①合力与分力之间是一种等效替代的关系。

一个物体同时受到几个力的作用时，如果用另一个力来代替这几个力而作用效果不变，这个力就叫那几个力的合力，但必须要明确合力是虚设的等效力，并非是真实存在的力。

合力没有性质可言，也找不到施力物体，合力与它的几个分力可以等效替代，但不能共存，否则就添加了力。

②一个力可以有多个分力，即一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同。

当然，多个力的作用效果也可以用一个力来代替。

2、共点力（1）概念：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同一点，则这几个力叫共点力。

（2）一个具体的物体，所受的各个力的作用点并非完全在同一个点上，若这个物体的形状、大小对所研究的问题没有影响，我们就认为物体所受到的力就是共点力。

力的合成与分解【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。

高中物理实验研究力的合成和分解在物理学中，力是一种基本的物理量，它可以使物体发生运动或改变其形状。

力的合成和分解是力学的重要概念之一，通过对力的合成和分解的实验研究，可以更深入地理解力的性质和作用。

本文将介绍高中物理实验研究力的合成和分解以及实验方法和步骤。

一、合成力的实验研究合成力是指多个力的合力，也称为合力。

研究合成力的实验可以通过在水平面上放置两个力的测力传感器，分别称为力传感器A和力传感器B，并将它们分别与一个计时器相连。

我们可以根据实验需求选择合适的实验器材和装置。

具体实验步骤如下：1. 将力传感器A和力传感器B分别放置在水平面上。

2. 将一个小物体放置在力传感器A上，并记录下所施加的力的数值。

3. 将另一个小物体放置在力传感器B上，并记录下所施加的力的数值。

4. 同时接通计时器，记录下两个力的合力的数值。

5. 重复以上实验操作多次，取多组数据并计算平均值，以提高实验的准确性。

通过实验得到的数据可以进行进一步的分析和计算，例如可以使用向量法或几何法来求解力的合力方向和大小。

实验研究力的合成可以帮助我们理解力的矢量性质和叠加原理。

二、分解力的实验研究分解力是指将一个力分解为两个力的过程，也称为分力。

力的分解实验可以通过将一个力用绳子固定在一个固定点上，然后将另一端的绳子拉向水平方向，并通过力传感器测量力的大小。

具体实验步骤如下：1. 将一个力传感器固定在一个固定点上，例如将其固定在墙上。

2. 用绳子将力传感器与一个小物体相连，并保持绳子处于水平方向。

3. 施加水平拉力，同时记录力传感器测量到的力的数值。

4. 重复以上实验操作多次，取多组数据并计算平均值，以提高实验的准确性。

通过实验得到的数据可以进行进一步的分析和计算，例如可以使用几何法来求解力的分力方向和大小。

实验研究力的分解可以帮助我们理解力的矢量性质和分力的作用。

三、实验的注意事项在进行实验研究力的合成和分解时，需要注意以下几点：1. 实验器材和装置的选择应符合实验要求，确保实验的可靠性和精确性。

高中物理①相互垂直的两个力合成，合力大小为F＝F21＋F22.、大小相等的两个力合成，其平行四边形为菱形，对角线相互垂直，合力大小为用量角器量得∠COE＝∠DOE所以合力方向竖直向下．(2)解析法：先画出力的平行四边形，如图乙所示，由于OE，两对角线垂直且平分，OD在力的平行四边形中，各线段的长度表示力的大小，则有F＝2F1cos 30°＝2×300×32N合力方向竖直向下．[针对训练1]两个大小分别为()A．F2≤F≤F1C．F1－F2≤F≤F1＋F2答案 C[针对训练2]如图5所示，用一根长上，已知绳能承受的最大张力为)()的两个作用效果，并求它的两个分力．如图所示)OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间，OB绳与竖直方向的夹角为之间的关系为()解析本题中选解法一力的作用效果分解法绳子OC的拉力如图甲所示．可得F A＝G tan θ，F B解法二正交分解法结点O受到三个力在水平方向和竖直方向分解F B cos θ＝F C＝G可解得F A＝G tan解法三力的合成法B．F1＝D．F2＝cos．定义：把各个力沿相互垂直的两个方向进行分解的方法用途：求多个共点力的合力时，往往用正交分解法．建立直角坐标系；通常选择共点力的作用点为坐标原点，让尽可能多把不在坐标轴上的各力沿坐标轴方向进行正交分解．的关系式为：F＝F2x＋两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力的大小范围．(g取10解析作出物体F sin θ＋F1sin θ－F cos θ－F2－F1cos由①式得F＝mg sin由②③式得F＝要使两绳都伸直，则有所以由③式得F由④式得F min＝综合得F的取值范围为[针对训练4]如图所示，置于水平地面的三脚架上固定着一质量为轻质支架等长，与竖直方向均成23mg3mg和对斜面的压力F2可分解为使物体沿斜面下滑的力F1和垂直于斜面使物体紧压斜面的力是重力的一个分力，不是(物体)对斜面的压力和F2是G的两个分力，错．物体放在光滑斜面上只受到重力B．F D．F解析物体受力如右图，F cos θ＝F f，即．如图所示，重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上，将重力G分解为垂直斜面向下的力和平行斜面向下的力F2，那么()．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱．这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大B．mg sinθD．mg cosθF2cos θ2F9.在倾角为α的斜面上，一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角为一切摩擦，圆柱体质量为m，求拉力①式应改为：F由③得F＝mg1将④代入②，解得F N＝mg cos α－10.如图所示，轻绳A端固定，将B答案15 4l解析如右图所示，以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象，在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力(大小为G)和绳的拉力F1、F2共同作用下静止．而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的，它们的合力F T是重力G的平衡力，方向竖直向上．因此以F1、F2为分力作力的合成的平行四边形一定是菱形．利用菱形对角线互相垂直平分的性质，结合相似三角形知识可得d2∶l2＝F12－G22∶F1，因为绳能承受的最大拉力是2G，所以d最大时F1＝F2＝2G，此时d2∶l2＝15∶4，所以d最大为154l.§课后作业§1．小明想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气也推不动，他便想了个妙招，如图所示，用A、B 两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然被推动了！下列说法中正确的是()A．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱B．这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大C．这有可能，A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力D．这有可能，但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力解析由小明所受重力产生的效果，小明的重力可分解为沿两个木板方向的分力，由于两个木板夹角接近180°，根据平行四边形定则，可知分力可远大于小明的重力，选项C正确．答案 C2．F1、F2是力F的两个分力．若F＝10 N，则下列不可能是F的两个分力的是()．A．F1＝10 N，F2＝10 NB．F1＝20 N，F2＝20 NC．F1＝2 N，F2＝6 ND．F1＝20 N，F2＝30 N解析本题考查合力和分力之间的关系，合力F和两个分力F1、F2之间的关系为|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|，则应选C.答案 C3．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()．C．0.5 D 受力分析如图甲所示，由题意得F T cos θ＝F f1整体受力分析如图乙所示，由题意得2 C.3∶3块石块为研究对象，受力分析如图，石块静止，则．物块静止在固定的斜面上，分别按如下图所示的方向对物块施加大小相等的力四个图中的物块均处于平衡状态，都受到四个作用力：重力G、外力建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系，如图所示．分别列出物块的平衡方程可得到：A图中F f A＝G sin θ；B图中F f B＝＋F)sin θ.B．物体可能受三个力作用D．物体一定受四个力作用角变大角变小B．mgD．F根据题意可知：两根轻绳与竖直杆间距正好组成等边三角形，对结点进行受力分析，根F T A方向不变，两绳拉力的合力重力大小和方向保持不变，如图所示，经分析可知，θ最小为。