高一物理最新教案-江苏省常州高级中学高一物理第一章

江苏省常州高级中学高一物理第一章同步辅导教材【教学内容】本部分教学内容为受力分析，力的合成，力的分解。

【教学目标】1、会正确地进行受力分析。

2、从力产生效果的等效性理解合力、分力的概念。

3、掌握用力的平行四边形法则进行力的合成和分解的方法。

【知识讲解】一、受力分析受力分析是力学研究的重要步骤，也是正确分析和解决力学问题的关键之一。

对物体进行受力分析的基本程序为：第一步：确定研究对象，想象中将研究对象从周围物体中隔离出来；第二步：严格按“先重力，后弹力，再摩擦力”的顺序分析。

第三步：复检。

常见的错误及防范的办法：1、多画力。

①研究对象不明，错将其他物体受到的力画入。

②虚构力，将不存在的力画入。

③将合力或分力重复画入。

要防止多画力。

第一，彻底隔离研究对象。

第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。

2、少画力。

少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此①要严格按顺序分析。

②分析弹力和摩擦力时，所有接触点都要分析到。

3、错画力。

即把力的方向画错。

防范办法是要按规律作【例析1】1、对下列物体进行受力分析。

（1）静止斜靠在光滑竖直墙壁和粗糙水平地面上的梯子A。

【分析】看清楚题目的条件，光滑的竖直墙壁，所以有弹力但无摩擦力，要判断地面对梯子的摩擦力方向。

可假设地面光滑判断梯子下端和对地面可能的运动方向，进而确定f的方向。

图 1（2）沿光滑斜面下滑的物体A。

【分析】：不要添加沿斜面向下的“下滑力”。

图 2（3）在真空中沿弧线摆动的小球A。

【分析】：不要添加沿圆弧方向的“摆动力”。

图 3【思考】：对下列两只静止小球进行受力分析。

图 4【提示】：第一只小球不受到摩擦力，第2只小球受到向上的摩擦力。

二、力的合成。

1、合力与分力。

如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这一个力叫做那几个力的合力，而那几个力叫做这个力的分力。

注意：1、合力与分力的等效关系。

2、合力是几个分力的效果力，并不是单独存在的一个力。

三、共点力的合成。

1、共点力作用点相同或作用线通过同一点的力叫做共点力。

2、已知分力求合力的过程，叫做力的合成。

常见力的合成有以下几种情况：（1）求同一直线上两个共点力F1，F2的合力，当F1，F2同向时，则F合=F1+F2；当F1，F2反向时，则F合=|F1-F2| 。

（2）求两个互成角度的共点力的合力，常用平行四边形定则，对于给定的两个共点力，用平行四边形定则所求得的合力是唯一确定的，合力的大小有以下几种特点：①两分力的夹角在0°到180°之间，其合力随两分力夹角的增大而减小。

②|F1-F2|≤F合≤F1+F2③合力可以大于，等于或小于某一分力。

（3）求不在一直线的三个或三个以上共点力的合力，需连续运用平行四边形定则。

【例析1】、关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（）A、合力大小随着两力夹角的增大而增大B、合力大小一定大于分力中最大者。

C、两分力夹角小于180°时，合力随夹角的减小而增大。

D、合力不能小于分力中最小者。

【解析】：在分力大小不变的情况下，合力F随θ角增大面减小，随θ角的减小而增大，范围是|F1-F2|≤F ≤F1+F2, 所以F可以大于任一分力，也可小于任一分力，也可以等于某一分力，因此C正确。

【思考2】三个大小分别为5N、10N和14N的力，合力最大为N，最小为N．【提示】：当三个力的方向相同时，合力最大，为三个分力之和，即29N；5N和10N的两个力的合力最大为15N，最小为5N，当然也可能为14N。

而如果这两个分力的合力为14N，恰与第三个分力的方向相反时，三个力的合力为最小值0。

因此应填29，0。

四、力的分解：1、力的分解是力的合成的逆运算。

应用力的平行四边形定则，把一个已知力分解成两个分力，可以有无数组结果，因为根据已知平行四边形的对角线可以做出无数个平行四边形。

在实际中，要根据力的作用效果来分解一个力，这样就不只知道合力，而还要知道分解成两个分力的一些条件，在这种情况下，力的分解有了确定的结果，归纳如下：（1）已知一个力（大小和方向）和它的分力的方向，则两个分力有确定值，（2）已知一个力和它的分力，则另一分力有确定值。

（3）已知一个力和它的一个分力的方向，则另一个分力有无数解，且有最小值（两分力方向垂直）注意：（1）一个分力和产生这个分力的力是同性质的力，且产生于同一物体，斜面上物体重力G的分力是沿斜面的分力和垂直于斜面的分力（此力不能说成是对斜面的压力）。

（2）合力和分力是等效替代的关系，不可同时考虑它们的作用，它们是“有你无我，有我无你”的，否则就会使力的作用效果加倍。

2、实际问题中，分解一个力的步骤：（1）根据力F所产生的两个效果画出分力F1和F2的方向。

（2）根据平行四边形定则用作图法求出分力F1，F2的大小，方向。

（3）根据数学知识用计算法求出分力F1和F2的大小。

【例析3】质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,如图（5）求重力的分力。

【解析】此时重力有使物体下滑的趋势和使物体压紧斜面的效果，因此重力可以分解为沿斜面向下的F1和垂直于斜面向下的F2，由于F1和F2垂直，所以F1=mg sinθ，F2=mg cosθ。

图 5【思考3】质量为m的光滑球，被挡板挡住，静止在倾角为θ的斜面上，（如图6），求重力的分力。

【提示】此时重力有压紧挡板和压紧斜面的效果，所以，此时重力就分解为垂直于挡板向左的力F1和垂直于斜面向下的力F2。

F1=mg tgθ，F2=mg/cos θ。

图 6【例析4】质量为m的物体挂在如图(7)所示的支架上静止，此时绳对B点的拉力可分解为哪两个力？其分力大小为多少？【解析】此拉力有水平向右拉伸AB的效果和压缩BC的效果，因此，分解为水平向右的力F1和沿杆BC向下的力F2。

由于此拉力与F1垂直，则有F1=mg tgθ，F2=mg/cosθ。

图7【思考4】如图(8)所示，装置处于静止，已知A、B两点在同一水平面上，轻绳OA、OB与水平面夹角均为α，物体所受重力为G，轻绳OA和OB所受拉力为多大？【提示】对结点O的拉力F产生拉伸OA和OB的两个效果，因此可分解为沿绳方向的力F1和F2，因为OA=OB，所以F1、F2大小相等，平行四边形为菱形，作另一对角线F1、F2交于C点，在直角三角形OF1C中，，图8小结：以上四个例题可以看出，同一个力在不同情况下，分力的大小和方向可能不同，因此力的分解要根据力的作用效果，具体问题，具体对待，切不可生搬硬套。

【例析5】]已知三个力F1=20N，F2=30N，F3=40N，作用在物体同一点上，它们之间的夹角为120°，求合力的大小和方向。

【分析】求不在一条直线上多个共点力的合力时，通常采用正交分解法，如求此三个共点力F1 F2 F3，可将它们分别投影到坐标轴上进行合成和分解：F1x=－F1sin30°=－10NF2y=－F1cos30°=－10NF 2x =－F 2sin30°=－15N F 2y =F 2cos30°=15N 因此F x =F 3－F 1X －F 2X =15N F y =－F 1y +F 2y =5N图 9那么：【提示】如图(10-a)所示，将F 2分解为与F 2同方向的20N 和10N 的力之和，将F 3分解为与F 3同方向的两个20N 力之和，由于F 1、F 2分解出的两个20N 力与F 1大小相等，两两夹角为120°，其合力为零，因此图(10-b)中大小分别为10N 、20N ，夹角为120°的两个力的合力即为所求合力。

【能力训练】1、若F 1、F 2两个共点力的合力为F ，则有（ ） A 、合力F 一定大于任一个分力B 、合力的大小可能等于F 1也可能等于F 2C 、合力有可能小于任一个分力D 、合力F 的大小随F 1、F 2间夹角的增大而减小2、两个共点力，一个是40N 另一个未知，合力大小是100N ，则另一个力可能是（ ） A 、20N B 、40N C 、80N D 、150N3、两个共点力的夹角θ固定不变，其合力为F ，当其中一个力增大时，下述正确的是（ ） A 、F 一定增大 B 、F 矢量可以不变 C 、F 可能增大，也可能减小 D 、当0<θ<90°，F 一定减小4、物体受到两个相反的力作用，二力大小F 1=5N ，F 2=10N ，现保持F 1不变，将F 2从10N 减小到零的过程，它们的合力大小变化情况是（ ）A 、逐渐变小B 、逐渐变大C 、先变小后变大D 、先变大后变小5、如图所示，合力F 的大小方向已知，将F 分解为两个分力F 1和F 2，其中F 1的大小已知，且F 1<F 2，则（ ） A 、当F 2=时，肯定有两组解 B 、当F 2=时，有无数解C 、当F 2>时，肯定有两组解D 、当F 2=时，有唯一组解6、如图，将力F 分解为两分力F 1和F 2，F 的大小方向已知，F 2与F 的夹角为θ（θ<90°），则（ ） A 、当F 1>Fsin θ时，肯定有两组解B、F>F1>Fsinθ时，肯定有两组解C、F1<Fsinθ时，有唯一组解D、F1<Fsinθ时，无解7、如图所示，绳子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（）A、ON先被拉断B、OM先被拉断C、OM与ON同时被拉断D、无法确定哪条绳子先被拉断8、两个共点力F1=10N，F2=5N，其二力合力F的数值范围≤F≤。

9、将20N的力解为两个互相垂直的力，其中一个分力是12N，那么为一个分力大小应是N。

10、实验题给你两只弹簧秤，一根橡皮条，一张白纸，一块长方形木板，两根细绳，图钉若干等物品来做互成角度的两个力的合成实验。

实验中主要应进行的步骤有：A、只用一个弹簧秤，通过细绳把橡皮条拉到O点，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，按比例作出这个力的F′的图示；B、记下两个弹簧秤的读数及绳和橡胶皮条结点的位置；C、作出F1和F2的合力F，比较F和F′；D、把橡皮条的端固定在板上的A点，用两根细绳系在橡皮条的另一端；E、用图钉把白纸固定在木板的适当位置；F、通过细绳用两个弹簧互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长使结点达某一位置；G、描下两绳方向在纸上按比例作出F1和F2的图示；将上述各步骤按实验顺序写出其编码：。

11、画出下列图中物体A的受力示意图，其中（1）（2）两图中物体A静止，（3）（4）两图中A向右做匀速直线运动，A与其他物体的接触面不光滑。

12、在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F与两个分力的夹角的关系图，问：（1）两个分力的大小各是多少？（2）合力的变化范围是多少？13、质量为16kg的木块，放在倾角为60°的斜面上，木块与斜面间的动摩擦因数为0.15，求木块受到的合力的大小及方向？【能力训练答案】1、BCD2、CD3、C4、C5、A6、BD7、A8、5N，15N9、1610、EDFBGAC 11、略12、F1=8N，F2=6N，2N≤F≤14N13、124N，沿斜面向下。