粤教版物理必修一课件第3章-第3节

甲 图 3－3－5
乙
(1)由甲图可读得相互垂直的拉力的大小分别为______ N 和________ N．(只需读到 0.1 N) (2)在图 3－3－5 乙中方格纸上按作图法的要求画出这两 个力及它们的合力．
【解析】 (1)两弹簧测力计的读数分别为 4.0 N 和 2.5 N. (2)4.0 N，2.5 N 都是 0.5 N 的整数倍， 因此选方格纸中一 个小方格的边长表示 0.5来自N．作出它们的合力，如图所示．
②求一个力的分力的过程或方法，叫做 力的分解
2．思考判断 (1)合力与分力一定同时作用在同一物体上．(×) (2)若 F 为 F1、F2 的合力，则 F 和 F1、F2 的共同作用效 果等效．(√) (3)各个分力必须是同一个物体同一时刻受到的力．(√)
3．探究交流 如图 3－3－2 两个人或一个人均能提起同一桶水，那么 两个人用的力和一个人用的力作用效果是否相同？二者能等 效替换吗？
图 3－3－2
【提示】 相同 可以等效替换
力的等效和替代
【问题导思】 1．合力与分力进行等效替代时作用效果是否改变？ 2．进行力的合成时，各个分力是否要求性质必须相同？ 1．等效替代 (1)效果相同：等效替代法是物理学中常用的方法，通过 等效替代可以简化物理模型，但要注意的是，等效替代强调 的是效果相同．
【解析】
共点力是几个力作用于一点或力的作用线交
于一点的力．作用在同一物体上大小相等方向相反的两个力 不一定在同一条直线上，即不一定是共点力．如果受两个力 且平衡的物体，所受的力一定是共点力，故 A 错误，B、C、 D 正确．
1.基本知识 (1)力的三要素： 大小 、方向 和 作用点 ． (2)概念：作用于物体的 同一点 ，或者几个力的作用线 相交于 同一点 的几个力． (3)作图：可以把力的作用点画到作用线的 公共交点 上．
2．思考判断 (1)共点力一定作用在同一个物体上，不一定作用在同一 个作用点上．(√) (2)作用在同一物体上的所有力都是共点力．(×) (3)静止的物体受到的力一定是共点力．(×)
同的力才与 F 等效．所以选项 C 正确．故选 C.
【答案】 C
寻找等效力
【问题导思】 1．两个力的合力一定大于任意一个分力吗？ 2．作图法求合力时，需注意哪些事项？ 1．探究等效力 (1)实验步骤： ①在长木板上用图钉固定一张白纸，在白纸上用图钉固 定一根橡皮筋；
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、弹簧测力计的示 数和细绳套的方向， 即两分力 F1、 F2 的作用点、 大小和方向； ③再用一个弹簧测力计拉细绳套， 达到同样的结点位置， 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．
●教学流程设计
演示结束
课
标 解 读
重 点 难 点 1.“合力与分力 的关系”的探究 过程．(重点) 2.合力与分力 的关系的理 解．(难点)
1.掌握力的图示，会画力 的示意图. 2.知道不同的力只要作用 效果相同就可等效替代. 3.理解合力和分力的概 念. 4.通过实验找出等效力.
共点力
探究等效力的实验应注意的问题 1．两拉力夹角应适当大些． 2．在记录结点位置 O 和细绳的方向时，所用铅笔的笔 尖要细，在记录细绳方向时，所用细绳应适当长一些，不要 直接沿细绳方向画直线，应接近细绳两端在白纸上画上两射 影点 (点尽量小，位置要准 )，去掉细绳后再过这两个射影点 连线，这样画出的力的方向误差小． 3．在画力的合成图时，所选标度大小要适当． 4．严格按照力的图示画图．
1．一条橡皮条被力 F 向下拉长了 3 cm，则( A．只要能使橡皮条向下拉长的力与 F 就等效
)
B．只要能使橡皮条拉长了 3 cm 的力与 F 就等效 C．只有能使橡皮条向下拉长 3 cm 的力才与 F 等效 D．能使橡皮条向上拉长 3 cm 的力也与 F 等效
【解析】
只有使橡皮条拉长的方向和拉长的长度都相
(双选)如图 3－3－3 所示， 用两个弹簧测力计同时作 用在水平橡皮筋上，使之沿水平方向伸长一定的长度，弹簧 测力计的读数分别为 F1 和 F2；改用一个弹簧测力计拉橡皮 筋，使橡皮筋仍沿水平方向伸长相同的长度，弹簧测力计的 读数为 F 这一实验直接说明( )
图 3－3－3
A．弹簧测力计的弹力大小跟形变大小成正比 B．橡皮筋的弹力大小跟形变大小成正比 C．F1 和 F2 共同作用效果与 F 的作用效果是相同的 D．F1 和 F2 对橡皮筋产生的效果可用 F 来替代
【答案】
(1)4.0
2.5
(2)见解析
综合解题方略——等效替代法
如图 3－3－6 探究合力与分力关系的实验的原理是 等效原理，其等效性是指( )
图 3－3－6
A．使细绳在两种情况下发生相同的形变 B．使两分力与合力满足平行四边形法则 C．使两次橡皮条伸长的长度相等 D．使两次橡皮条与绳套的结点都与同一点 O 重合
第三节
力的等效和替代
教师用书独具演示
●课标要求 1．学会物理学中的又一种科学研究方法——等效替代 法． 2．理解分力、合力及力的合成概念． 3．利用实验探究互成角度的两力合成的规律．
●课标解读 1．在探究过程中理解等效替代的科学思想． 2．培养实验设计与探究的能力． ●教学地位 本节教材从日常生活现象中引入共点力．合力及力的合 成概念，并在初中已学过的同一直线上二力的合成基础上， 提出了互成角度的力的合成问题，并用一个小实验加以验 证．让学生在动手动脑中加深对合力与原来两个力之间关系 的认识．为下一节给出平行四边形定则埋下伏笔．
【审题指导】 力的等效性是指“使物体形状改变或运 动状态的改变相同”．其中形状改变包括形变方向和形变量 的改变，而运动状态的改变指的是物体速度的改变．
【解析】 使橡皮筋拉长的方向和拉长的长度都相同的
力是等效力．可以相互替代，故 C、D 正确．
【答案】 CD
合力与分力是等效替代关系，它们可以相互替代， 并非同时存在．
如图 3－3－4 所示，两个人共同用力将一个牌匾拉 上墙头．其中一人用了 450 N 的拉力，另一个人用了 600 N 的拉力，如果这两个人所用拉力的夹角是 90°，求它们的合 力．
图 3－3－4
【审题指导】 作图法：
【解析】 如图所示，用图示中的线段表示 150 N 的力，用一个点 O 代表牌匾，依题意作 出力的平行四边形．用刻度尺量出平行四边形 的对角线长为图示线段的 5 倍，故合力大小为 F＝150×5 N＝ 750 N，用量角器量出合力 F 与 F1 的夹角 θ＝53°.
提问： 已知同一直线上的两个力 F1 与 F2 的大小分别为 2 N，3 N，那么等效替代 F1 与 F2 的合力？ 引导学生：必须指明力的方向，如果 F1 与 F2 的方向相 同，则 F＝5 N 方向与 F1 与 F2 相同．如果 F1 与 F2 的方向相 反，则 F＝1 N 方向与 F2 方向相同． 板书：“同一直线两个力的合成与两个力的大小，方向 两个因素有关．”
(2)实验现象：F 和对角线在误差范围内重合． (3)实验结论：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．这就是平行四边形定则． 2．作图法求合力 要选择统一标度，严格作出力的图示及平行四边形，用 统一标度去度量作出的平行四边形的对角线，求出合力的大 小，再量出对角线与某一分力的夹角，求出合力的方向．
1．关于共点力，下列说法中错误的是(
)
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
●新课导入建议 小实验：同样一桶水可以一个人提，也可以两个人共同 提．
图教 3-3-1 问 1：F1 与 F2 共同作用的效果与 F 相同吗？ 板书：力的等效替代
问 2：等效替代的科学研究方法，在物理学中最早什么 时候学过？ 电路：求串、并联的等效电阻 问 3：除物理学之外，在我国古代最早应用等效替代的 方法解决实际问题的人是谁？等效替代的条件是什么？“效 果相同” 引导学生归纳：1.力 F 与 F1 与 F2 共同作用的力的效果 相同
实物演示：将橡皮筋一端固定 M 点，用互成角度的两个 力 F1 与 F2 共同作用，将橡皮筋的另一端拉到 O 点；如果我 们只用一个力，也可以将橡皮筋的一端仍然拉到 O. 提问：F 为什么可以等效替代，引导学生回答：F 的伸 长形变效果与 F1 与 F2 共同作用的效果相同，(实验中二次都 拉到 O 点)． F 是 F1 与 F2 的什么力？(合力)F1 与 F2 是 F 的什么力？ (二个分力)F1 与 F2 不在同一直线上，而是互成角度，本节我 们重点研究互成角度的两个力的等效替代关系．
(2)力的作用效果：是使物体运动状态发生改变或使物体 形状发生改变．所以，合力和分力作用效果相同是指它们使 物体运动状态的改变相同或使物体形状的改变相同． 2．力的合成 只有同一物体同时受到的力才能合成，受力分析中合力 与分力不能同时出现，只要是同一物体同时受到的力，无论 它们的性质是否相同，都可以进行合成．
【审题指导】 解决本题的关键在于掌握合力与分力的
等效性是指它们的作用效果相同．
【规范解答】
本题考查探究合力与分力的关系的实验
原理．本实验的原理是使两次橡皮条的形变效果相同，这是 通过使两次橡皮条与绳套的结点都与 O 点重合来体现的．所 以 D 正确．
【答案】 D
等效替代法 合力与分力的作用效果是相同的，它们的等效性可通过 多种途径体现，主要是指：“物体形状改变或运动状态改变 相同．”其中形状改变包括形变方向和形变量的改变，而运 动状态的改变指的是物体速度的改变．
2．总电阻 R，与 R1R2 在电路中起的效果 3．一头大象的总质量与无数石块的共同作用效果相同． 讲述：在初中学过“一个力 F 产生的效果与两个力 F1 与 F2 共同作用产生效果相同，这个力 F 叫做 F1 与 F2 合力， F1 与 F2 则叫力 F 的两个分力， 求 F1 与 F2 的合力叫做力的合 成．” (二)、板书分力与合力，力的合成的概念．
力的等效和替代
1.基本知识 (1)合力与分力 如果一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相 同，那么这个力与另外几个力等效或可以 相互替代 ，这个力 称为另外几个力的 合力 ，另外几个力称为这个力的分力．
(2)力的合成与分解 在物理学中，通常从作用 效果 相同这一观点出发，根据 具体情况进行 力的替代 ，称为力的合成与分解． ① 求几个力的合力的过程或求合力的方法， 叫做 力的合成 ． ．
【答案】 750 N 方向与 F1 的夹角为 53°
应用作图法求解时，一定要选取适当的标度，严格细致 地作出力的图示．作平行四边形时，两个三角尺相结合，尽 量减小作图带来的误差．
2．橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳， 每根细绳分别连着一个量程为 0～5 N、最小刻度为 0.1 N 的 弹簧测力计，沿着不同的方向拉弹簧测力计，当橡皮筋的活 动端拉到 O 点时， 两根细绳相互垂直， 如图 3－3－5 甲所示， 这时弹簧测力计读数可从图中读出．
3．探究交流 如图 3－3－1 所示，将一幅画挂在墙上，回答以下问题：
图 3－3－1 (1)分析挂在墙上的画受几个力的作用，这几个力是共点 力吗？ (2)共点力有何特点？
【提示】 (1)这幅画受三个力作用：重力 G 和绳子对这幅画的拉力 F1、F2.拉力 F1、 F2 的作用线交于一点 A， 重力 G 作用在这幅 画的重心 O 上，但如果将重力作用线反向延长，其作用线通 过 A 点，所以这三个力是共点力．可用如图表示． (2)作用于物体的同一点或力的作用线交于一点．