高中物理：3.4《力的合成》预习学案

高中物理 3.4力的合成（1）导学案新人教版必修3、4力的合成（第1课时）学习目标：1、能从力的作用效果理解合力和分力的概念。

2、进一步理解矢量和标量的概念，知道它们有不同的运算规则。

3、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。

4、知道合力的大小与分力间夹角的关系。

5、初步了解物理学研究方法之一“等效法”。

自主学习1、如果一个力和几个力相同，那么叫合力，叫分力。

2、叫力的合成。

3、探究力的合成的法则，完成62页的实验：实验装置如图所示。

探究过程：①在长木板上用图钉固定一张白纸，在白纸上用图钉固定一条橡皮筋；②在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套，用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮筋，记下结点的位置Ｏ，弹簧测力计的示数和细绳套的方向，即两分力Ｆ１、Ｆ２的大小和方向；③再用一个弹簧测力计拉细绳套，拉到结点位置Ｏ，记下此时的力Ｆ的大小和方向；④选定标度，作出力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ的图示；⑤以Ｆ１、Ｆ２为邻边作平行四边形，并作出对角线，如图所示。

实验结论：Ｆ和对角线Ｆ′在误差范围内重合，说明两个力合成时，用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，则平行四边形的对角线所代表的力与合力的大小和方向是相同的。

注意事项：①在使用弹簧测力计拉细绳套时，要使测力计的弹簧与细绳套在同一直线上，弹簧与木板面平行，避免弹簧与测力计壳有摩擦；②作力的图示时，标度要统一。

4、归纳出力的合成遵循定则，也就是。

5、同一直线上的力合成时可以转化为代数运算，具体的做法是:(1)方向相同时 (2)方向相反时6、当互成角度的两个力F1、F2合成时在角度不确定的情况下，它们合力的取值范围是，当两力的夹角为时取最大值，当两力的夹角为时取最小值。

7、合力的大小（填“一定”或“不一定”）大于分力的大小。

8、共点力：。

反思纠错合作探究：合力的确定方法（1）图解法如图所示，有大小不变的两个力 F1=40 N和 F2=30 N，当它们之间的夹角分别为60、90、120时，用作图法求这两个力的合力。

力的合成预习导学提纲教学设计The teaching design of preview guidance outli ne力的合成预习导学提纲教学设计前言：小泰温馨提醒，物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。

作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。

理论结构充分地运用数学作为自己的工作语言，以实验作为检验理论正确性的唯一标准，是当今最精密的一门自然科学学科。

本教案根据物理课程标准的要求和针对教学对象是初中生群体的特点，将教学诸要素有序安排，确定合适的教学方案的设想和计划、并以启迪发展学生智力为根本目的。

便于学习和使用，本文下载后内容可随意修改调整及打印。

1、什么是合力？什么是分力？学习方法：仔细研读教材22页2、合力与分力有什么的关系？学习方法：a、做一个简单的实验，（1）把一袋牛奶上挂两个测力计，用两只手分别拿着一个测力计保持测力计竖直，读出两个测力计的示数。

填入下表牛奶代数测力计1测力计二两个测力计的和1f1=f2=（2）改用一个测力计，把牛奶挂在测力计上，读出一个测力计时的示数填入下表。

牛奶代数测力计示数1f=分析比较两次实验数据，把结论写作下面。

结论：同方向两个力的合力大小等于b、两个相反方向的力合成后怎样呢：请阅读下面一个案例分析：水平路面上的一台车，前面一个人用1000牛顿的力向前拉，后面一个人用200牛顿的力向后拉，车实际受到的水平拉力多大呢？假设没有前面的人拉车，只有后面的人拉车。

那么车只受到向后的拉力200牛顿，现在前面的人用1000牛顿的力来拉车，首先他要拿出200牛顿的力来抵消后面人的拉力，所以他实际用来拉车的力就只有800牛顿了，也就是向前的拉力减去向后的拉力（1000n-200n）=800n, 方向向前。

如果向前拉车的人用200牛顿的力，而向后拉车的人用500牛顿的力。

人教版高一必修一物理3.4 力的合成导学案一、学习目标：1.能从力的等效性角度理解合力、分力与力的合成概念。

2.掌握求合力的方法——力的平行四边形法则。

3.会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力。

4.知道合力的大小和分力间夹角的关系。

二、学习重点：1．掌握平行四边形定则、作图法和计算法求合力的方法。

2.知道合力的大小和分力间夹角的关系。

三、学习难点：1.理解力的等效性。

2.用作图法求合力。

自主学习认真阅读教材61—63页，完成以下导读问题：1．合力与分力：当一个物体受到几个力共同作用时，如果一个力的________跟这几个力的共同_____相同，这一个力叫做那几个力的____，那几个力叫做这个力的______。

2．合力与分力的关系：________________。

3．两个孩子可以一起提起一桶水，一个成年人也可以独自提起一桶水，这说明成年人提水桶的力等效的替代了两个孩子的力。

则这个成年人提水桶的力是两个孩子提水桶的-_____力，这两个孩子的提力叫成年人提力的_____力。

4．力的合成：求几个力的______的过程。

5．力的合成遵循平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边做____________，这两个邻边之间的_________表示合力的大小和方向。

助你理解合作探究探究一：合力与分力夹角的关系1. 力F1与F2的大小均为定值10N，且合力为F，试讨论：合力F的大小是否与两分力的夹角有关？小结：(多选)下列关于分力和合力的说法正确的是()A．分力与合力同时作用在物体上B．分力同时作用在物体上时产生的效果与合力单独作用在物体上时产生的效果相同C．合力总是大于分力D．合力F的大小随分力F1、F2间夹角的增大而减小，合力可能大于、等于或小于任一分力探究二：求合力的方法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450N的拉力，另一人用了600N的拉力，如果这两人所用拉力的夹角是90°，求他们的合力。

3. 4 力的合成(学案）必修一课前预习学案一、预习目标1、说出合力、分力的概念从力的作用效果理解力的合成、 2知道力的平行四边形定则 3、二、预习内容1、合力、分力：当一个物体_____________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_____跟原来几个力的_______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：___________________________的过程，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。

三、提出疑惑：___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _________________课内探究学案一、学习目标（一）知识与技能1、初步运用力的平行四边形定则求解共点力的合力；能从力的作用效果理解力的合成、合力与分力的概念。

2、会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围，会用直角三角形知识求合力。

（二）过程与方法1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；2、提高设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。

（三）情感、态度与价值观通过观察、实验，养成理论联系实际的习惯，及合作、交流、互助的精神。

二、重点难点1、等效替代思想2、平行四边形定则的应用三、学习过程自主学习210物体给提起，两个力大小、FN的两个力能把重为我们发现：两个小孩分别用F21102N45，与竖起方向夹角均为度。

课题：力的合成知识点一：力的合成1．合力与分力：如果力F的作用效果与力F1和F2共同作用的效果相同，我们就称F为F1和F2的合力，F1和F2为F的分力．2．力的合成（1）定义：求几个力的合力的过程．（2）实质：力的合成是一种等效替代的方法，即用一个力去替代几个共同作用的力，替代后产生的作用效果与原来相同．3．共点力：作用于物体上同一点，或者力的作用线相交于同一点的几个力．要点诠释1．合力与分力的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．合力与分力的同体性用于求合力的各个分力必须是作用在同一物体上的力，作用在不同物体上的力是不能求合力的，求得的合力也作用在分力作用的物体上．3．合力与分力的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．典例强化例1．关于几个力与其合力，下列说法正确的是（）A．合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同B．合力与原来那几个力同时作用在物体上C．合力的作用可以替代原来那几个力的作用D．求几个力的合力遵循力的平行四边形定则知识点二：探究共点力合成的规律1．实验目的：探究合力与分力的关系．2．实验原理利用等效替代法，将橡皮条筋一端固定，另一端用两个力F1、F2拉，使其伸长一定长度，再用一个力F 作用于橡皮筋的同一点，使其沿同一方向伸长同样的长度，那么F与F1、F2的作用效果相同；若记下F1、F2的大小和方向，画出各个力的图示，就可以研究F与F1、F2的关系了．3．实验器材白纸、木板、橡皮筋、细绳、刻度尺、弹簧测力计、铅笔、滑轮（若干）、图钉（若干）．4．实验步骤图 1图2 （1）在水平放置的图板上固定一张白纸，将橡皮筋的一端固定在图板上的K 点处，橡皮筋的自然长度为KE ，如图1（a ）所示．（2）让橡皮筋在互成120°的两个弹簧测力计的共同作用下沿KE 方向由E 点伸长至O 点，此时弹簧测力计的示数分别为F 1和F 2，做出F 1和F 2的图示，如图（b ）所示．撤去F 1和F 2，用一个弹簧测力计直接拉着橡皮筋沿KE 伸长到O 点，此时弹簧测力计的示数为F ，如图（c ）所示，在同一张纸上作出F 的图示．（3）改变F 1和F 2的大小和方向，重复上述的实验和作图。

3.4 力的合成学案（人教版必修1）1．合力与分力一个力如果它产生的________跟几个力共同作用在物体上所产生的________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．共点力几个力如果都作用在物体的同一点上，或者它们的____________相交于同一点，这几个力叫做共点力．3．力的合成(1)求几个力的合力叫做力的________．(2)运算法则：①________________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，那么这两个邻边之间的对角线就表示________的大小和方向，如图(a)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F 1、F2的另外两端连接起来，则此连线就表示________的大小和方向，如图(b)所示．显然，三角形定则是平行四边形定则的简化，本质相同．思考：引体向上是体育课上常做的一种体育运动，人的双手抓住单杠使身体在空中做上、下运动，可以有效锻炼人的上肢及胸部多处肌肉，很多同学都喜欢这一运动．如图所示，在做引体向上运动时，双臂平行时用力大还是双臂张开较大角度时用力大？一、合力与分力[问题情境]如图所示，一个大人用力能够提起一桶水，两个小孩用力也可以提起这桶水，一个大人和两个孩子的作用效果相同，那么大人所施加的力与两个小孩所施加的力之间有什么关系呢？[要点提炼]1．一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________，那几个力是这一个力的________．2．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．二、力的合成[问题情境]在探究求合力的方法的实验中运用了什么物理思想和方法？[要点提炼]1．定义：求几个力的合力的过程叫做力的__________________．2．遵守的法则：________________定则．图43．平行四边形定则求合力的应用方法：(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，________________即为合力的大小，______________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，如图所示．图中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．当两个力互相垂直时，如图所示有：F＝F21＋F22tan θ＝F2/F1.4．合力大小的范围(如图所示)(1)合力F随θ的增大而________．(2)当θ＝0°时，F有最大值F max＝________；当θ＝180°时，F有最小值F min＝________.(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≤______.例1两个共点力F1和F2，其合力为F，则()A．合力一定大于任一分力B．合力有可能小于某一分力C．分力F1增大，而F2不变，且它们的夹角不变时，合力F一定增大D．当两分力大小不变时，增大两分力的夹角，则合力一定减小变式训练1有大小分别为4 N、9 N、11 N的三个共点力，它们彼此之间的夹角可以变化，它们的合力的最大值是多少？最小值是多少？例2两个大小相等的共点力F1、F2，当它们之间的夹角为90°时合力的大小为20 N，则当它们之间夹角为120°时，合力的大小为()A．40 N B．10 2 NC．20 2 N D．10 3 N变式训练2两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角θ固定不变，只使其中一个力增大，则() A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不变C．合力F可能增大，也可能减小D．当0°<θ<90°时，合力F一定减小例3用轻绳把一个小球悬挂在O点，用力拉小球使其悬绳偏离竖直方向30°，小球处于静止状态，力F 与竖直方向成角θ，如图所示，若要使拉力F取最小值，则角θ应为()A．30°B．60°C．90°D．45°【效果评估】1．下列关于合力和分力的关系的说法中，正确的是()A．合力一定比分力大B．合力可以同时垂直于每个分力C．合力的方向可以与一个分力的方向相反D．两个力的夹角越大，它们的合力也越大2．平面内作用于同一点的四个力若以力的作用点为坐标原点，有F1＝5 N，方向沿x轴的正方向；F2＝6 N，沿y轴正方向；F3＝4 N，沿x轴负方向；F4＝8 N，沿y轴负方向，以上四个力的合力方向指向() A．第一象限B．第二象限C．第三象限D．第四象限3．5个共点力的情况如图所示．已知F1＝F2＝F3＝F4＝F，且这四个力恰好为一个正方形，F5是其对角线．下列说法正确的是()A．F1和F5的合力，与F3大小相等，方向相反B．能合成大小为2F、相互垂直的两个力C．除F5以外的4个力的合力的大小为2FD．这5个力的合力恰好为2F，方向与F1和F3的合力方向相同4．如图所示，硬杆BC一端固定在墙上的B点，另一端装有滑轮C，重物D用绳拴住通过滑轮固定于墙上的A点，若杆、滑轮及绳的重力和摩擦均不计，将绳的固定端从A点稍向下移，则在移动过程中()A．绳的拉力、滑轮对绳的作用力增大B．绳的拉力减小，滑轮对绳的作用力增大C．绳的拉力不变，滑轮对绳的作用力增大D．绳的拉力、滑轮对绳的作用力都不变参考答案课前自主学习1．效果 效果2．作用线3．(1)合成 (2)①平行四边形 合力F ②合力F思考 双臂平行时省力，根据平行四边形定则可知，合力一定时(等于人的重力)，两臂分力的大小随双臂间夹角的增大而增大，当双臂平行时，夹角最小，两臂用力最小．核心知识探究一、[问题情境]作用效果相同．[要点提炼]1．合力 分力二、[问题情境]等效替代．[要点提炼]1．合成2．平行四边形3．(1)①对角线的长度 对角线的方向4．(1)减小 (2)F 1＋F 2 |F 1－F 2| (3)|F 1－F 2| F 1＋F 2解题方法探究例1 BD [本题可采用特殊值法分析：若F 1＝2 N ，F 2＝3 N ，则其合力的大小范围是1 N ≤F ≤5 N ，故选项A 错误，B 正确．当F 1与F 2反向时，F ＝F 2－F 1＝1 N ，若增大F 1至F 1′＝3 N ，则F ＝F 2－F 1′＝0，合力反而减小，故选项C 错误．当F 1与F 2间夹角为0°时，合力最大，为5 N ；当F 1、F 2间的夹角增大为180°时，合力最小为1 N ，说明随着F 1与F 2间的夹角的增大，其合力减小，故D 正确．]变式训练1 24 N 0解析 当三力方向相同时，合力取最大值4 N ＋9 N ＋11 N ＝24 N ．F 1＝4 N 和F 2＝9 N 这两个力的合力F最大值为13 N ，最小值为5 N ，另外一个力F 3＝11 N ，且5 N<11 N<13 N ．因此取F 1和F 2的夹角适当时，可使其合力F 的大小为11 N ，再取F 3的方向与F 的方向相反，则F 1、F 2、F 3合力为零，此即为最小值．如图所示．例2 B [设F 1＝F 2＝F ，当它们之间的夹角α＝90°时，如图甲所示，由画出的平行四边形(为矩形)得合力为F 合＝F 21＋F 22＝F 2＋F 2＝2F .甲乙所以F ＝12F 合＝12×20 N ＝10 2 N. 当两分力F 1和F 2间夹角变为β＝120°时，同理画出平行四边形(如图乙所示)．由于平行四边形的一半为一等边三角形，因此其合力F′＝F1＝F2＝10 2 N．]变式训练2BC[设两共点力F a、F b之间的夹角θ为钝角，由右图所示的平行四边形可知，当F a逐渐增大为F a1、F a2、F a3时，其合力由原来的F1变为F2、F3、F4，它们可能小于F1、可能等于F1，也可能大于F1，所以A项错，B、C两项正确．同理知，当0°<θ<90°时，则随着其中的一个力增大，合力一定也增大，D项错．]例3B[选取小球为研究对象，小球受三个共点力作用：重力G、拉力F和轻绳拉力F T.由于小球处于平衡状态，所以小球所受的合力为零，则F T与F的合力与重力G等值反向．因为绳子方向不变，作图后不难发现，只有当F的方向与F T的方向垂直时，表示力F的有向线段最短，即当F的方向与轻绳方向垂直时，F有最小值．故本题的正确选项是B.]效果评估1．C 2.D 3.AD 4.C。

FF1 F2F§3.4 力的合成与分解【学习目标】1.知识与技能（1）理解力的平行四边形定则；（2）初步运用力的平行四边形定则计算共点力的合力；（3）认识力的分解有多种不同的分解方法，并能根据具体的情况运用力的平行四边形定则计算分力；2.过程与方法(1)能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则；(2)经历定则的具体应用过程，理解力的合成和分解方法；3.情感态度与价值观（1）培养的物理思维能力和科学研究的态度；（2）培养透过现象看本质、独立思考的习惯；【学习重点】（1）力的平行四边形定则的理解和应用；会用平行四边形定则求合力与分力；（2）分析日常生活中与力的合成、力的分解相关的问题；（3）合力与分力间的等效替代关系，尤其是合力的大小与两个分力间夹角的关系；（4）如何判定力的作用效果及分力之间的确定；【知识要点】力的合成与分解体现了用等效的方法研究物理问题。

合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法．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。

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，通过实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：如果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无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解。

3.6 力的合成[目标定位] 1.知道合力、分力，以及力的合成的概念.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．一、合力与分力当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出一个力产生的效果跟原来几个力的共同作用效果相同，这个力叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力．想一想：一个大人能够提起一桶水，两个小孩用力也可以提起这桶水．那么大人用的力和两个小孩用的力有什么关系？哪个是合力？哪些是分力？答案效果相同，可以等效替代；大人的力是两个小孩作用力的合力，两个小孩的作用力是分力．二、力的合成1．定义：求几个力的合力的过程叫做力的合成．2．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．3．多力合成的方法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三个力的合力，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．想一想：两个力的合力一定大于其中任意一个分力的大小吗？答案不一定；合力可以大于分力，也可以小于分力，比如：两个反向的大小相等的力，其合力为零，小于每一个分力．三、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点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力．想一想：共点力一定是作用在同一物体上吗？一定作用在同一点吗？答案只有作用在同一物体上的力才可能是共点力，所以共点力一定作用在同一物体上；但是不一定作用在同一点，也可能是力的延长线交于一点.一、力的合成1．对合力和分力的理解(1)等效性：合力与分力产生的效果相同，可以等效替代．(2)同体性：各个分力是作用在同一物体上的．作用在不同物体上的力不能求合力．图3612．力的合成遵循平行四边形定则力的合成遵守平行四边形定则如图361，F 即表示F 1与F 2的合力．3．合力和分力的大小关系(1)两分力大小不变时，合力F 随θ的增大而减小，随θ的减小而增大．(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|，合力大小的范围为|F 1－F 2|≤F ≤F 1＋F 2.(3)合力F 既可以大于，也可以等于或小于任意一个分力．例1 两个力F 1和F 2间的夹角为θ，两个力的合力为F.以下说法正确的是( )A ．若F 1和F 2大小不变，θ角越小，合力F 就越小B ．合力F 可能比任何一个分力都小C ．合力F 总比任何一个分力都大D ．如果夹角θ不变，F 1大小不变，只要F 2增大，合力F 就必然增大解析 若F 1和F 2大小不变，θ角越小，合力F 越大，故A 错误；由力的合成方法可知，两力合力的范围|F 1－F 2|≤F 合≤F 1＋F 2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，故B 正确，C 错误；如果夹角θ不变，F 1大小不变，F 2增大，合力可能增大，可能减小，如图所示，故D 错误．答案 B二、合力的计算方法求共点力的合力一般有两种方法：1．作图法作图法就是根据平行四边形定则作出标准的平行四边形，然后根据图形用测量工具确定出合力的大小、方向，具体操作流程如下： 选标度→作F 1、F 2的图示→作平行四边形→⎪⎪⎪→用刻度尺量对角线长度→计算合力大小→用量角器量F 与F 1的夹角→得出合力方向注意：在同一个图上的各个力，必须采用同一标度，并且所选力的标度的比例要适当．2．计算法可以根据平行四边形定则作出力的示意图，然后由几何关系求解对角线，其长度即为合力大小．图362(1)相互垂直的两个力的合成(即α＝90°)：F合＝F21＋F22，F合与F1的夹角的正切值tanβ＝F2F1，如图362所示．(2)两个等大的力的合成：平行四边形为菱形，利用其对角线互相垂直平分的特点可解得F合＝2F cosα2，如图364图363所示．图363若α＝120°，则合力大小等于分力大小(如图364所示)．例2物体只受两个力F1和F2的作用，F1＝30 N，方向水平向左，F2＝40 N，方向竖直向下．求这两个力的合力F.解析解法一图解法取单位长度为10 N 的力，则分别取3个单位长度、4个单位长度，自O 点引两条有向线段OF 1和OF 2分别表示力F 1、F 2.以OF 1和OF 2为两个邻边，作平行四边形如图所示，则对角线OF 就是所求的合力F.量出对角线的长度为5个单位长度，则合力的大小F ＝5×10 N ＝50 N ．用量角器量出合力F 与分力F 1的夹角θ为53°，方向斜向左下．解法二 计算法实际上是先运用数学知识，再回到物理情景中．在如图所示的平行四边形中，△OFF 1为直角三角形，根据直角三角形的几何关系，可以求得斜边OF 的长度和OF 与OF 1间的夹角，将其转化为物理问题，就可以求出合力F 的大小和方向，则F ＝F 21＋F 22＝50 N ，tan θ＝F 2F 1＝43，θ为53°，合力F 与F 1的夹角为53°，方向斜向左下．答案 50 N ，方向与F 1的夹角为53°斜向左下图365针对训练 水平横梁一端A 插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B.一轻绳的一端C 固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量为m ＝10 kg 的重物，∠CBA ＝30°，如图365所示，则滑轮受到绳子的作用力大小为(g 取10 N /kg )( )A ．50 NB ．50 3 NC．100 ND．100 3 N解析重物处于静止状态，所以悬挂重物的绳的张力是F T＝mg＝100 N对绳B点受力分析：滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力，因同一根绳张力处处相等，即F1＝F2＝100 N.用平行四边形定则作图，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则有合力F＝100 N，所以滑轮受绳的作用力为100 N．方向与水平方向成30°角斜向下，故选C.答案C三、共点力及其平衡图3661．共点力：几个力同时作用在同一点上或者它们的延长线交于一点．有时物体受多个力作用，但是这些力不一定是共点力，比如：人挑扁担时，扁担受到的三个力不是共点力．2．平衡状态：物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态，我们说这个物体处于“平衡状态”．3．平衡条件：合外力等于0，即F合＝0.4．推论(1)若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向，是一对平衡力．(2)若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向．(3)若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等大、反向．(4)三个分力的合力大小范围的确定①最大值：当三个力同向时，合力F最大，F max＝F1＋F2＋F3.②最小值：a.若其中两个较小分力之和(F1＋F2)大于等于第三个分力F3时，合力的最小值为零，即F min ＝0；b.若其中两个较小分力之和(F 1＋F 2)＜F 3时，合力的最小值F min ＝F 3－(F 1＋F 2)．③合力的取值范围F min ≤F ≤F max .例3 已知一个物体受到100个力的作用处于静止状态，现把其中一个大小为8 N 的力转过90°，其余的力不变，求此时物体的合力．解析 物体受到100个力的作用而处于静止状态时，合力为零，其中一个大小为8 N 的力与其余99个力的合力大小相等，方向相反，即99个力的合力大小为8 N ，方向与8 N 的力相反．将8 N 的力的方向转过90°时，与其余99个力的合力的夹角为90°，根据平行边形定则得到，物体的合力为F 合＝8 2 N .答案 8 2 N图367例4 如图367所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角为45°，日光灯保持水平，所受重力为G ，左右两绳的拉力大小分别为( )A ．两绳对日光灯的合力大小为GB ．两绳的拉力和重力不是共点力C ．两绳的拉力大小分别为22G 和22GD ．两绳的拉力大小分别为12G 和12G 解析 两绳的拉力的作用线与重力的延长线交于一点，这三个力为共点力，B 错误；对日光灯受力分析如图所示，由平衡条件知，两绳拉力F 1和F 2的合力与重力等大反向．由力的矢量三角形知2F sin 45°＝G ，解得F ＝22G ，A 、C 正确，D 错误．答案AC合力与分力的关系力的合成1．关于两个大小不变的力F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是() A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B．两力F1、F2一定是同一个物体受到的力C．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力D．F大小随F1、F2间夹角的增大而增大解析只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成．合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在．所以，A、B正确，C错误．合力随两分力间夹角的增大而减小，D错误．答案AB2．两个共点力的大小分别为F1＝6 N，F2＝10 N，则它们的合力可能为() A．3 N B．5 N C．10 N D．20 N解析两个力的合力最大值F max＝F1＋F2＝16 N，最小值为F min＝F2－F1＝4 N，F1与F2的合力范围为4 N≤F12≤16 N，故B、C正确．答案BC合力的计算方法3．两个大小相等的共点力F1、F2，当它们之间的夹角为90°时合力的大小为20 N，则当它们之间夹角为120°时，合力的大小为()A．40 N B．10 2 N C．20 2 N D．10 3 N解析设F1＝F2＝F，当它们之间的夹角α＝90°时，如图甲所示，由画出的平行四边形(为正方形)得合力为F合＝F21＋F22＝F2＋F2＝2F.所以F ＝12F 合＝12×20 N ＝10 2 N . 当两分力F 1和F 2之间夹角变为β＝120°时，同理画出平行四边形，如图乙所示．由于平行四边形的一半为一等边三角形，因此其合力F′＝F 1＝F 2＝10 2 N .答案 B共点力及其平衡4．小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图368所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F ，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G ，则下列说法中正确的是( )图368A ．当θ为120°时，F ＝GB ．不管θ为何值，F ＝G 2C ．当θ＝0时，F ＝G 2D ．θ越大，F 越小解析 由力的合成可知，两分力相等时，θ＝120°，F 合＝F 分＝G ，θ＝0时，F 分＝12F 合＝G 2，故A 、C 对，B 错．θ越大，在合力一定时，分力越大，故D 错． 答案 AC(时间：60分钟)题组一 合力与分力 力的合成1．下列物理量在运算时不遵循平行四边形定则的有()A．时间B．位移C．速度D．加速度解析时间是标量，位移、速度、加速度是矢量，矢量的运算遵循平行四边形定则，故选A.答案A2．关于合力，下列说法正确的是()A．几个力的合力就是这几个力的代数和B．几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个力C．几个力的合力可能小于这几个力中最小的力D．几个力的合力可能大于这几个力中最大的力解析力是矢量，力的合成不能简单的进行代数加减，故A错误；合力可以大于分力，可以等于分力，也可以小于分力，故B错误，C、D正确．答案CD3．如图369所示，吊床用绳子拴在两棵树上等高位置．某人先坐在吊床的中间，后躺在吊床上并尽量伸直躯体，两种情况下人都处于静止状态．设吊床两端系绳中的拉力为F1、吊床对该人的作用力为F2，则下面判断正确的是()图369A．坐着比躺着时的F1大，坐着比躺着时的F2大B．坐着比躺着时的F1大，躺着与坐着时的F2相等C．躺着比坐着时的F1大，躺着比坐着时的F2大D．躺着比坐着时的F1大，坐着与躺着时的F2相等解析吊床对人的作用力与重力等值反向，所以躺着和坐着时，F2相等．坐在吊床上时，吊床两端绳的拉力与竖直方向上的夹角较大，合力一定，夹角越大，绳子的拉力越大，所以坐着比躺着时的F1大．B正确．答案B4．已知两个力的合力为20 N，则这两个力的大小不可能是()A．8 N、7 N B．10 N、20 NC．18 N、18 N D．20 N、28 N解析根据两个力的合力范围满足|F1－F2|≤F≤F1＋F2关系，所以合力不可能为20 N的一组为A.答案A题组二合力的计算方法5．一个重为20 N的物体置于光滑的水平面上，当用一个F＝5 N的力竖直向上拉该物体时，物体受到的合力为()A．15 N B．25 N C．20 N D．0解析由于物体的重力大于拉力，则地面对物体有支持力．对物体，所受三个力的合力必为零．答案D6．如图3610所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角θ变化的图象，则这两个分力的大小分别为()图3610A．1 N和4 N B．2 N和3 NC．1 N和5 N D．2 N和4 N解析由题图知，两力方向相同时，合力为5 N．即F1＋F2＝5 N；方向相反时，合力为1 N，即|F1－F2|＝1 N．故F1＝3 N，F2＝2 N，或F1＝2 N，F2＝3 N，B正确．答案B7．在图3611中，给出六个力F1、F2、F3、F4、F5、F6，它们作用于同一点O，大小已在图中标出．相邻的两个力之间的夹角均为60°，它们的合力大小为________N，方向为________．图3611解析根据多个力求合的步骤，先将F1与F4、F2与F5、F3与F6合成，三组力的合力均为20 N，如图所示：根据两个相等的互成120°的力的合力大小等于分力的大小，方向沿其角平分线，故可知六个力的合力为40 N，方向与F6相同．答案40与F6同向图36128．如图3612所示，在动摩擦因数为0.1的水平面上向右运动的物体，质量为20 kg，在运动过程中，还受到一个水平向左、大小为10 N的拉力F作用，则物体受到的合力为(g＝10 N/kg)()A．10 N，向右B．30 N，向左C．30 N，向右D．20 N，向左解析物体的受力如图所示，则合力F合＝F＋F f＝F＋μF N＝F＋μmg＝30 N，方向向左，故B对，A、C、D都错．答案B9．两个大小相等的共点力F1和F2，当它们的夹角为90°时，合力大小为F.如果它们的夹角为60°时，合力为多大？解析当F1和F2的夹角为90°时且F1＝F2，此时F＝F21＋F22＝2F1，即F1＝2 2F.当F1和F2的夹角为60°时，作力的合成的平行四边形如图所示，合力F′是平行四边形的对角线，则F′＝2F1cos 30°＝6 2F.答案6 2F题组三共点力及其平衡10．如图3613为节日里悬挂灯笼的一种方式，A、B两点等高，O为结点，轻绳AO、BO长度相等，拉力分别为F A、F B，灯笼受到的重力为G.下列表述正确的()图3613A．F A一定小于GB．F A与F B大小相等C．F A与F B是一对平衡力D．F A与F B大小之和等于G解析由等高等长知，左右两个拉力大小相等，B正确．绳子与竖直方向夹角不确定，所以拉力与重力的大小无法确定，A错误；F A与F B矢量之和等于G，不是大小之和，D错误；这两个力的矢量和与重力是平衡力，C错误．答案B11．同一物体在下列几组共点力作用下可能处于静止状态的是()A．3 N、4 N、5 N B．3 N、5 N、9 NC．4 N、6 N、11 N D．5 N、6 N、12 N解析处于静止状态的物体所受到的合力为零，根据三个共点力的合力范围可知：3 N、4 N、5 N的合力范围是0≤F合≤12 N，故A可能；3 N、5 N、9 N 的合力范围是1 N≤F合≤17 N，故B不可能；4 N、6 N、11 N的合力范围是1 N ≤F合≤21 N，故C不可能；5 N、6 N、12 N的合力范围是1 N≤F合≤23 N，故D不可能．答案A12．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图3614所示．已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为()图3614A.32mg，12mg B.12mg，32mgC.34mg，12mg D.12mg，34mg答案A13．如图3615所示，物体A、B都处于静止状态，其质量分别为m A＝5 kg，m B＝10 kg，OB呈水平，OP与竖直方向成45°角．(g取10 m/s2)求：图3615(1)三根细绳OP、OA、OB的拉力分别为多大？(2)物体B与桌面间的摩擦力为多大？解析(1)先以A为研究对象，可得拉力T OA＝m A g＝50 N再以结点为研究对象，进行受力分析，如图所示：由几何关系可知，T OB＝T OA＝50 N；T OP＝T2OB＋T2OA＝2T OA＝50 2 N.(2)对物体B受力分析，答案(1)50 N50 N50 2 N(2)B与桌面间的摩擦力为50 N。