粤教版高中物理必修一3.3《力的等效和替代》word学案

第三章研究物体间的相互作用第三节力的等效和替代F的跟另外几个力F1、F2、F3…的共同相同,那么这个力与另外几个力可以等效和相互替代。

等效替代是重要的科学思维方法之一,它可以使复杂问题变成简单问题.2.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的，而那几个力就叫这个力的，合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系.3.力的合成与分解：在物理学中，通常从相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。

求几个力的合力的过程或求合力的方法叫,求一个力的分力叫.4. （单选）关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是()A．合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力B．合力的大小随分力夹角的增大而增大C．合力的大小一定大于任意一个分力D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力5.（单选）两个大小和方向都确定的共点力，其合力的()A．大小和方向都确定B．大小确定，方向不确定C．大小不确定，方向确定D．大小和方向都不确定【自主学习】参考答案：1．作用效果，作用效果2.合力，分力3．作用效果，力的合成，力的分解。

4.解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图甲所示，也不一定小于大的分力，如图乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图丙所示，并且也不一定大于任意一个分力．故选项D正确．5.解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项A正确．样的，一个人把它提起来，感觉很重，给桶施加了个向上的拉力；两个Array人共同提起来，感觉很轻松，给桶施加了个力．一个人提和两个人提都是将桶提了起来，作用效果是的．1.合力与分力：一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力，合力与图3-3-1分力之间是效果上的等效“替代”关系.2.力的合成与分解：在物理学中，通常从作用效果相同这一点出发，根据具体情况进行力的替代,称为力的合成与分解。

求几个力的合力的过程或求合力的方法叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解.图答案：一，两相同重点归纳对合力与分力的关系的理解1不同的力作用在同一个物体上，其效果可以是相同的，例如：一辆马车可以用一匹马来拉，也可以用多匹马来拉；一艘小船可以一个人划，也可以两个人划。

就拉车而言，如果车以相同的速度前进，一匹马的作用效果和多匹马的作用效果是相同的，也就是等效的，划船的例子中也同样存在力的等效问题。

2.力的替代（1）力的作用效果：使物体发生形变或改变物体的运动状态。

（2）当不同的力共同作用在同一物体上产生相同的效果时，他们是可以互相替代的。

等效替代是非常重要的科学思维方法之一，他可以使复杂问题变成简单问题。

（3）根据具体情况进行力的替代，称为力的合成与分解。

3.合力与分力的定义：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可以等效和相互替代，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。

4.合力与分力（1）合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。

（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，反过来，多个力的作用效果可由一个力来替代。

[例1] （双选） 关于合力与分力，下列说法正确的是（ ） A.合力与分力是等效的 B.合力与分力的性质相同C.合力与分力同时作用在物体上D.合力与分力的性质不影响作用效果解析：合力与分力是等效替代关系，合力产生的效果与分力共同作用产生的效果相同，合力和分力能替换作用在物体上，因而合力与分力不是同时作用在物体上,合力与分力的性质不影响作用效果。

答案：AD触类旁通1.（双选）关于力的合成，下列说法正确的是( )A.一个物体受两个力的作用，求出他们的合力，物体便受到三个力的作用B.如果一个力的作用效果与几个力的作用效果相同，这个力就是那几个力的合力C.不同性质的力，不能进行合成D.某力与其他几个力使静止的物体发生形变相同，这个力就是那几个力的合力。

解析：合力与分力是根据力的作用效果来替代，不是合力与分力同时作用在物体上的，力的合成与力的性质无关，故选B 、D 答案：BD知识点2 合力的大小 新知探究情景：小明在前面拉斗车，小丽在后面推斗车，在他们两个的共同作用下可以拉动斗车做匀速直线运动，大力士自己去拉斗车，他一个人即可轻松拉动斗车做匀速直线运动。

小明与小丽的合力使得斗车做匀速直线运动，所以小明与小丽的合力应该 斗车与水平地面间的摩擦力；大力士单独作用于斗车的力也是使得斗车做匀速直线运动，故大力士单独作用于斗车的力 斗车与地面间的摩擦力。

所以大力士单独作用于斗车的力 小明和小丽共同作用于斗车的合力。

这两个过程中大力士的力叫小明与小丽共同作用的 ，小明和小丽的两个力分别叫大力士的。

答案：等于，等于，等于，合力，分力 重点归纳对合力的大小的理解图3-3-2 图3-3-21．当分力1F 和2F 的夹角变化时，合力F 的大小和方向都发生变化。

2.两分力同向时合力最大，21F F F+=。

3.两分力反向时，合力最小，21F F F -=，其方向与较大的一个分力方向相同。

4.合力的取值范围：2121F F F F F +≤≤-。

5.夹角越大，合力就越小。

6.合力可能大于某一分力，也可能小于某一分力，还可能等于某一个分力的大小。

[例2]（双选）有两个力，一个3N ，另一个5N ，则它们的合力的大小可能是（ ）A.2NB.1NC.6ND.9N解析：3N 和5N 这两个力的合力，最大值为8N ，最小值为2N ，而2N 、6N 刚好在其范围内，1N 、9N 超出范围。

答案：AC 触类旁通2. （单选）同一平面内的三个力，大小分别为4N 、6N 、7N,若三个力同时作用在某物体上 则该物体所受的三个力的合力最大值和最小值分别为（ ） A ．17N 、3N B ．17N 、0 C ．9N 、0 D ．17N 、11N解析：三个力合力最大为三者相加，所以4N 、6N 、7N,的合力最大值为17N ,因为4N 、6N 、这两个力的最大值为10N ，最小值为2N, 而7N,刚好在这两个力的范围内，也就当4N 、6N 、的合力为7N 时，三个力的合力为0。

【实验目的】1. 探究求分力与合力的关系 【实验原理】1.等效法：使一个力F ′的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，都是让同一条一端固定的橡皮条伸长到某点，所以一个力F ′就是这两个力F1和F2的合力，作出力F ′的图示．再根据平行四边形定则作出力F1和F2的合力F 的图示，比较F 和F ′的大小和方向是否都相同。

【实验器材】方木板、弹簧测力计两个、白纸、橡皮条一段、细绳套两个、图钉(若干)、三角板、刻度尺、铅笔【实验步骤】1.将一根橡皮筋的一端固定在木架上，另一端与两根细绳相连。

2.如图3-3-3甲图所示，分别在细绳下悬挂等量的钩码，使橡皮筋与细绳的结点伸长至点O ，将画有间隔相等同心圆的纸片置于橡皮筋与细绳的后面，其圆心与点O 重合。

在纸的边缘记下两绳与纸边的交点C 、D ，同时记录两绳上悬挂钩码的数值。

3. 如图3-3-3已图所示，直接用一个弹簧测力计去拉牺牲套，同样使结点伸长至点O ，记下弹簧测力计的读数以及细绳与纸边的交点J 。

图3-3-34.取下纸片，连接OC 、OD 、OJ ，用力的图示法作出三个力F F F 、、21（如图3-3-3丙图所示）。

5.改变钩码的数量，重复上述实验步骤。

【实验结论】在力1F 和2F 的的方向上各作各作线段OA 和OB ，根据选定的标度，使它们的长度分别表示力1F 和2F 的大小。

以OA 和OB 为邻边作平行四边形OACB 。

量出这个平行四边形的对角线OC 的长度，可以看出，根据同样的标度，合力F 的大小和方向可以用对角线OC 表示出来。

改变力1F 和2F 的大小和方向，重做上述实验，可以得到同样的结论。

【注意事项】1．同一实验中的两只弹簧秤的选取方法是：将两只弹簧秤勾好后对拉，若两只弹簧秤在拉的过程中，读数相同，则可选，若不同，应另换，直至相同为止，使用时弹簧秤与板面平行．2．在满足合力不超过弹簧秤量程及橡皮条形变不超过弹性限度的条件下，应使拉力尽量大一些，以减小误差．3．画力的图示时，应选定恰当的标度，尽量使图画得大一些，要严格按力的图示要求和几何作图法作出合力．4．在同一次实验中，橡皮条拉长的结点O 位置一定要相同．5．由作图法得到的F 和实验测量得到的F′，不可能完全符合，但在误差允许范围内可认为F 和F′相等.[例3] （双选）当两个力夹角为0180时，两力的合力为2N ；当两力的夹角为090时，其合力为10N ，则下列说法正确的是（ ）A. 此合力大小的变化范围在2N 和14N 之间变化。

B. 此合力大小的变化范围在2N 和10N 之间变化。

C. 两力的大小分别是2N 和8ND. 两力的大小分别是6N 和8N解析：设这两个力为1F 和2F ，则夹角为0180时，N F F 221=-，夹角为090时，()2222110N F F =+，则,81N F =,62N F =则这两个力的合力范围为2~14N 。

答案：AD 触类旁通3.（单选）如图3-3-4所示，重力为100 N 的物体在水平面上向右运动，物体和平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时，物体受到一个水平向左的力F ＝20 N 的作用，则物体受到的合力是( ) A ．0 B ．40 N ，水平向左 C ．20 N ，水平向左 D ．20 N ，水平向右 解析：物体向右运动，受向左的滑动摩擦力为：N N G N F f 201002.0=⨯===μμ 又外力F 水平向左，故物体所受合力为：N F F F f 40=+=合，方向水平向左，故B 正确．1．关于合力和分力，以下说法正确的是( ) A ．合力就是分力的代数和 B ．合力总比某一分力大C ．分力与合力的方向总是不一致的D ．合力等于某一分力是可能的图3-3-4解析：合力是分力的矢量和，而不是代数和，所以A 错误；合力介于两分力代数和与两分力代数差的绝对值之间，所以B 错误，D 正确；当两分力方向相同时，合力与分力方向相同，所以C 错误．答案： D2．．两个大小和方向都确定的共点力，其合力的( ) A ．大小和方向都确定 B ．大小确定，方向不确定 C ．大小不确定，方向确定 D ．大小和方向都不确定解析：由平行四边形定则可知，当两个分力的大小和方向确定后，则其对角线的大小和方向也确定了，故选项A 正确． 答案：A3．关于合力与其两个分力的关系，下列说法中正确的是( ) A ．合力的大小一定大于小的分力，小于大的分力 B ．合力的大小随分力夹角的增大而增大 C ．合力的大小一定大于任意一个分力D ．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力解析：根据平行四边形定则可知，两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如图3-3-6甲所示，也不一定小于大的分力，如图3-3-6乙所示；合力的大小也不随夹角的增大而增大，如图3-3-6丙所示，并且也不一定大于任意一个分力．故选项D 正确． 答案：D二．双项选择题 4.关于共点力，下列说法中正确的是 ( )A ．作用在一个物体上的两个力，如果大小相同，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，如果它们的作用点不在同一点上，则这几个力一定不是共点力D ．作用在一个物体上的几个力，如果它们的作用线可以汇交于一点，则这几个力是共点力解析：作用在一个物体上的几个力，如果作用在物体的同一点，或者虽不作用在物体的同一点，但力的作用线汇交于一点，则这几个力是共点力，所以C 错误，D 均正确；大小相同，方向相反的力不一定作用在同一点，但一对平衡力必在同一直线上，是共点力，所以A 错误，B 正确． 答案： BD5.两个共点力1F 和2F ，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1F 增大，而2F 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，则合力一定减小解析：本题可采用特殊值法分析：若F1＝2 N ，F2＝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F1与F2反向时，F ＝F2－F1＝1 N ，若增大F1至F1′＝3 N ，则F ＝F2－F1′＝0，合力反而减小，故选项C 错误．当F1与F2间夹角为0°时，合力最大，为5 N ；当F1、F2间的夹角增大为180°时，合力最小为1 N ，说明随着F1与F2间的夹角的增大，其合力减小，故D 正确． 答案：BD1．下列哪个因素不影响力的作用效果（ ） A ．力的大小 B ．力的方向 C ．力的作用点D ．力的单位图3-3-6解析：力的三大要素：力的大小、方向、作用点是影响力的作用效果的。