2018-2019学年高中物理沪科版必修1课件： 第4章 4.1 怎样求合力

课 时 分 层 作 业
难 图，然后由几何知识求解对角线，即为合力．
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以下为求合力的两种常见特殊情况：
自
主
类型
预
习
•
探 新
两分力相
知
互垂直
合
作
探
两分力等
究
• 攻
大，夹角
重
难
为θ
作图
当
合力的计算
堂
达
标
大小：F＝ F12＋F22
• 固
双
方向：tan θ＝FF12
基
课
大小：F＝2F1cos2θ
时 分 层
新
知
【提示】 合力与分力是等效替代的关系．
当
堂
达
标
(×)
• 固
双
基
合 作 探 究 • 攻 重 难
(2)合力产生的效果与分力共同产生的效果一定相同．
(√ )
(3)作用在一个物体上的两个力，如果大小相等方向相反，则这两个力是
共点力．
(× )
课 时 分 层 作 业
【提示】 共点力不是平衡力．
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页
自
当
第四章 怎样求合力与分力 4.1 怎样求合力
学习目标
知识脉络
自 主
1．知道合力、分力、力的合成、共点力的概
当 堂
预
达
习 念．
标
•
•
探 新
2．掌握力的平行四边形定则，并知道它是矢
固 双
知
基
量运算的普遍规则．(重点)
合 作
3．学会应用作图法和计算法求合力的大小．(难
探
究 点)
•
攻 重
4．理解合力与分力在作用效果上的等效替代
课 时 分 层 作 业
难
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自
求解合力常用的方法
当
主
堂
预 习
1.作图法
达 标
•
•
探 新
根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，后用测量工具测量出
固 双
知
基
合力的大小、方向，具体操作流程如下：
合 作 探 究 • 攻 重
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难
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自
2．计算法
当
主
堂
预
(1)两分力共线时：
课 时 分 层 作 业
难
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4．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
自
当
主 预
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＝
堂 达
习 •
30°，如图 4-1-4 所示，则滑轮受到绳子的作用力大小为(g 取 10 N/kg)(
)
2．(多选)关于合力，下列说法正确的是( )
当 堂
预
达
习 •
【导学号：79092076】
标 •
探
固
新
A．一个力的作用效果如果与几个力共同作用产生的效果相同，这个力 双
知
基
就叫那几个力的合力
合 作
B．合力一定大于任何一个分力
探
究 •
C．合力就是几个力的代数和
攻
重
D．合力小于任何一个分力是可能的
课 时 分 层 作 业
课 时 分 层 作 业
难
思想．(重点)
返
首
页
自
[自 主 预 习·探 新 知]
当
主
堂
预
[知识梳理]
达
习
标
•
•
探 新
一、合力与分力
固 双
知
1．合力、分力
基
合
一个力代替几个力，如果它的_作__用__效__果__跟那几个力的_作__用__效__果__相同，
作
探 究
这个力就叫那几个力的__合__力__，那几个力就叫这个力的_分__力___．
合 作
2．矢量和标量
探 究
既有___大__小__又有___方__向__，并且按___平__行__四__边__形__定__则____合成的物理量称
•
攻 重
为矢量；只有__大__小__没有__方__向___的物理量称为标量.
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难
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自
[基础自测]
主
预
1．思考判断
习
• 探
(1)合力与分力是同时作用在物体上的力．
标 •
探
固
新 力 F 大小的估计最恰当的是( )
双
知
基
A．F＝55 N
B．25 N≤F≤30 N
合 作 探 究 • 攻 重 难
C．25 N≤F≤55 N
D．5 N≤F≤55 N
D [若两个分力的大小为 F1 和 F2，在它们的夹角不确定的情况下，合 力 F 的大小范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，所以 5 N≤F≤55 N，D 正确．]
10 N，则无论这两个力之间的夹角为何值，它们的合力不可能是(
)
• 固
新
双
知
A．5 N
B．10 N
基
合 作 探 究 • 攻 重
C．16 N
D．18 N
D [F1＝6 N，F2＝10 N，所以 10 N－6 N≤F≤6 N＋10 N，即 4 N≤F≤16 N，所以不可能的是选项 D.]
课 时 分 层 作 业
合
作 ∠CBE＝∠DBE＝60°，则△CBE 是等边三角形，故 F 合＝100
探
课 时
究 •
N．]
分 层
攻 重
作 业
难
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验证力的平行四边形定则
自
当
主
堂
预
达
习
标
•
1.实验原理
•
探
固
新 知
(1)先将橡皮筋的一端固定，另一端用两个力 F1、F2 使其沿某一方向伸长
双 基
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到同
大的力同向； (3)合力范围：两分力的夹角 θ(0°≤θ≤180°)不确定时，合力大小随夹角
θ 的增大而减小，所以合力大小的范围是：
课 时 分 层 作 业
难
|F1－F2|≤F≤F1＋F2.
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自
当
主
堂
预 习
物体受两个共点力 F1 和 F2 作用，其大小分别是 F1＝6 N，F2＝
达 标
• 探
自
3．(多选)两同学用如图 4-1-3 所示方法做共点力平衡实验．M、N 为摩 当
主
堂
预 习
擦不计的定滑轮，O 点是轻质细绳 OA、OB 和 OC 的结点，桌上有若干相同
达 标
•
•
探 新
的钩码，一同学已经在 A 点和 C 点分别挂了 3 个和 4 个钩码，为使 O 点在两
固 双
知 滑轮间某位置受力平衡，另一同学在 B 点挂的钩码数可能是( )
F1＝F2＝
2 2
攻 重
F.当夹角为 120°时，根据平行四边形定则，知合力与分
课 时 分 层 作 业
难 力相等，所以 F 合＝F1＝ 22F.故 B 正确，A、C、D 错误．]
返
首
页
自
[合 作 探 究·攻 重 难]
当
主
堂
预
合力与分力的关系
达
习
标
•
•
探 新
1．合力与分力的三性
固 双
知
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
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自
2．合力与分力间的大小关系
当
主
堂
预 习
当两分力 F1、F2 大小一定时，
达 标
• 探
(1)最大值：两力同向时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向；
• 固
新
双
知
(2)最小值：两力方向相反时，合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较 基
合 作 探 究 • 攻 重
• 攻
2．合力与分力的关系：合力与分力的相互替代是一种_等__效__替__代__，或称
重
课 时 分 层 作 业
难 __等__效__变__换___．
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3．共点力
自 主
几 个 力 都 作 用 在 物 体 上 的 _同__一__点__ ， 或 者 它 们 的 作 用 线 延 长 后
当 堂
预 习
_相__交__于__同__一__点_，这几个力叫做共点力．如图 4-1-1 所示的三个力 F1、F2、F3
主
Hale Waihona Puke 堂预达习
(4)两个力的合力一定等于这两个力的代数和.
•
( ×) 标 •
探
固
新
双
知
【提示】 力是矢量，两个力的合力等于这两个力的矢量和．
基
合 作
(5)两个力的合力不一定大于任意一个力的大小．
探
究 •
(6)两个力的合力的方向可能与两个分力的方向都不同．
攻
重
难
(√ ) 课
时
分
(√ )
层 作
业
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自 主
达
习
标
• 探
①若 F1 与 F2 方向相同，则合力大小 F＝F1＋F2，方向与 F1 和 F2 的方向
• 固
新
双
知 相同；
基
合 作 探 究 • 攻 重
②若 F1 与 F2 方向相反，则合力大小 F＝|F1－F2|，方向与 F1 和 F2 中较大 的方向相同．
(2)两分力不共线时：可以先根据平行四边形定则作出分力及合力的示意
标 •
探
固
新
双
知
基
A．50 N
合 作
B．50 3 N
探
究 •
C．100 N
攻
重
D．100 3 N
课 时 分 层 作 业
难
返
图 4-1-4
首 页
自
当
主
堂
预
达
习 •
C [以滑轮为研究对象，悬挂重物的绳的拉力 F＝mg
标 •
探
固
新 ＝100 N，故小滑轮受到绳的作用力沿 BC、BD 方向，大小
双
知
基
都是 100 N．从图中看出∠CBD＝120°，∠CBE＝∠DBE 得
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
图 4-1-3
返
首
页
自
当
主
堂
预
达
习
标
• 探
A．1 个
B．3 个
• 固
新
双
知
C．4 个
D．5 个
基
合 作 探 究 • 攻 重
BC [设细绳 OM 与 OC 的夹角为 θ，则根据二力平衡条件可得：F2TB＝ 42＋32＋24cos θ，而 90°<θ<180°，解得 1<FTB<5，所以选项 B、C 正确．]
• 固
新
双
知 某一角度地把橡皮筋拉到某一点 O，用铅笔记下 O 点的位置、两弹簧测力计 基
合 作 探 究 • 攻 重
作
方向：F 与 F1 夹角为2θ
业
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如图 4-1-2 所示，一名杂技演员在空中钢索上表演，如果钢索所
自
当
主 预
承受的最大拉力是 2 000 N，演员和平衡棒的总质量为 80 kg，演员两侧的钢
堂 达
习
标
• 探
索最大成 150°夹角，钢索能安全使用吗？(cos 75°＝0.259，g 取 10 N/kg)
合 作 探 究 • 攻 重
FN 在数值上等于人和平衡棒的重力 G.由几何关系得 2FT1cos 75°＝G，所以 FT1＝2coGs 75°＝28×0×0.21509 N≈1 544 N，即 FT1<2 000 N，钢索能安全使用．
课 时 分 层 作 业
难
[答案] 见解析 返
首
页
自
当
主
堂
预
计算法求合力时常用到的几何知识
合 作 探 究 • 攻 重 难
样的长度，那么，F 与 F1、F2 的作用效果相同．
课 时
分
(2)若记下 F1、F2 的大小和方向，画出各个力的图示，就可研究 F 与 F1、
层 作
F2 的关系了．
业
返 首 页
自
2．实验过程
当
主
堂
预
(1)用图钉把白纸固定于方木板上，把橡皮筋的一端固定．
达
习
标
• 探
(2)在橡皮筋的另一端拉上轻质小圆环，用两个弹簧测力计通过小圆环成
难
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自
当
主
堂
预
达
习 •
合力大小特点
标 •
探
固
新
同心协力最大(两分力同向)
双
知
基
离心离德最差(两分力反向)
合 作
若是两力不共线(两分力成一定角度)
探
究 •
合力不好也不差(介于最大值与最小值之间)
攻
重
课 时 分 层 作 业
难
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自 主
[针对训练]
当 堂
预
达
习 •
1．大小分别是 30 N 和 25 N 的两个力，同时作用在一个物体上，对于合
课 时 分 层 作 业
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自
当
主
堂
预
达
习 •
2．大小分别为 5 N、7 N 和 9 N 的三个力合成，其合力 F 大小的范围为(
)
标 •
探
固
新
A．2 N≤F≤20 N
B．3 N≤F≤21 N
双
知
基
C．0≤F≤20 N
D．0≤F≤21 N
合 作 探 究 • 攻 重
D [最大值 Fmax＝5 N＋7 N＋9 N＝21 N，由于三个力中每个力都在另外 两个力的和与差之间，所以最小值 Fmin＝0，选项 D 正确．]
难
返 首 页
自
当
主
堂
预
达
习
标
• 探
AD [根据合力的定义，选项 A 正确；力的合成遵循力的平行四边形定
• 固
新
双
知 则，力是矢量，既有大小，又有方向，所以求几个力的合力是求这几个力的 基
合 作 探 究 • 攻 重
矢量和，选项 C 错误；合力的大小可能大于任何一个分力，也可能小于任何 一个分力，选项 B 错误、D 正确．]
达
习
标
• 探
(1)应用直角三角形中的边角关系求解，用于平行四边形的两边垂直，或
• 固
新
双
知 平行四边形的对角线垂直的情况．
基
合 作 探 究 • 攻 重
(2)应用等边三角形的特点求解． (3)应用相似三角形的知识求解，用于矢量三角形与实际三角形相似的情 况．
课 时 分 层 作 业
难
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[针对训练]
• 固
新
双
知
基
合 作 探 究 • 攻 重
课 时 分 层 作 业
难
图 4-1-2
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