合力与分力

力学拓展之合力与分力

【教学目标】

知识与技能

1．理解合力、分力、力的合成、力的分解。

2．理解合力与分力的关系是作用效果上的等效替代。

3．掌握平行四边形定则的含义和使用方法，会用它求两个分力的合力。

4．正确理解力的分解概念，掌握力的分解的方法，运用知识，能用力的分解知识解决实际问题。

过程与方法

1．通过合力与分力概念的建立过程，体会物理学中常用的研究方法──等效替代法。

2．通过探究求互成角度的两个力合力方法的过程。

3．观察分析实例，了解力的分解依据，提高解决问题的能力。

情感态度与价值观

1．经历合作探究过程，体验“等效替代”的物理思想

2．分析实际问题，关注物理与生活相互联系，养成关心周围事物的习惯，体会交流合作的重要性，形成科学的研究态度，领略科学探究的意义

【教学重点】

1．合力与分力的概念及其等效替代关系。

2．平行四边形定则及其简单应用。

【教学难点】

1．平行四边形定则的探究过程及其结论。

2．初步掌握从力的实际作用效果出发确定分力方向的方法并通过平行四边形定则确定分力的大小。

【教学过程】

一、合力与分力

两位柔弱的女生需同时施加力提起一桶水,老师一个人独立也能提起一桶水，两种方式力的作用效果相同。

物理学中，当一个力的作用效果与几个力共同的作用效果相同时，我们将这一个力称为那几个力的合力，那几个力叫做这一个力的分力。

二、力的合成

1.同一条直线上两个力的合成

（1）同一条直线上，方向相同的两个力的合成：F合＝F1+F2，合力的方向跟这两个力的方向相同。

（2）同一条直线上，方向相反的两个力的合成：F合＝|F1-F2| ，合力的方向跟较大的那个力的方向相同。

例如：测量浮力的方法——二次称重法

第一次称量：将物块悬挂起来静止时测其重力。物体所受重力与拉力是同一条直线上，方向相反的两个力，两者合成，满足减法运算法则，由于这两个力等大所以合力为0.

第二次称量：将物块浸没在水中进行测量。物体受到三个力，竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力。

设问：三个力中，哪几个力的作用效果跟第一次称量时拉力F的效果相同？

答：拉力F’和F浮，既然它们的作用效果是相同的，那么第一次称量时的拉力F可看作第二次测量时拉力F’和F浮的合力，这样就把三力平衡的问题转化成了二力平衡问题，最后这个合力也能与重力彼此平衡，完全相互抵消，所以整个物块所受合力为0。

2. 互成角度的力的合成

实验：探究互成角度的力的合成

问题：1.怎样保证合力与分力等效？

2.力的大小怎样测量？

3.力的方向如何确定？

4.如何在白纸上将合力与分力表示出来？

结论：

平行四边形定则：两个互成角度的力合成时，

以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这个

平行四边形的对角线就表示合力的大小和方向。

3.相互垂直的两个力的合成

合力与分力的定量关系：

例：如图，一木块静止在斜面上，以下分析正确的是（ ） A ．木块所受重力和摩擦力的合力为零 B ．木块所受重力和支持力的合力为零 C ．木块所受重力和摩擦力的合力竖直向上 D ．木块所受支持力和摩擦力的合力竖直向上

思考：静止在斜面上的木块，受到三个力的作用，不在

同一条直线上这三个力如何平衡呢？

将三个力中的任意两个力当作分力，从力的合成的角度理解这三个力的关系：

三、力的分解

将重力当作合力，从力的分解的角度来理解这三个力的关系： 重力的两个作用效果：

垂直于斜面方向——使木块紧贴斜面

平行斜面方向——使木块具有沿斜面向下的运动趋势 将重力分解成垂直于斜面方向分力G 1，G 1与F N 平衡，G 1=F N 平行斜面方向的分力G 2，G 2与f 平衡，G 2=f

2

2212合F

F F +=合1

F F cosθ=

合2F F sinθ=

【课堂练习】

（2016安徽中考）理论上分析：浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图所示，一个底面积为S，高为h的长方体浸没在密度为ρ的液体中。

（1）分析该物体侧面所受液体压力的合力F合1；

（2）求出该物体底面所受液体压力的合力F合2；

解析：（1）抓住关键词“侧面”、“液体压力”，以长

方体左右侧面为例，将长方体分解成若干层面，通过设问

引导学生分析每一层面压强特点，从而得到压力特点。再

将各层面整合，可知该长方体左右两侧面受到的液体的压

力大小相等，方向相反，可它们合成F合=|F左-F右|=0.同理，

其前后两个侧面受到的合力也为0．所以该长方体侧面所受

液体压力的合力F合1=0

（2）F下=p下S=ρ液h2gS，F上=ρ液h1gS

长方体下表面所处的深度比上表面深，根据液体压强公

式p=ρgh，可知下表面所受压强比上表面大，由公式F=pS

可知，长方体下表面所受压力大于上表面。物体底面所受液

体压力的合力F合2=F下﹣F上=ρ液h2gS﹣ρ液h1gS =ρ液gS（h2

﹣h1）=ρ

液gSh=ρ

液

gV.

（2016安徽中考）如图，一物体放在粗糙的水平地面上，在斜向上的拉力F的作用下向右做匀速直线运动。以下说法正确的是（）A．在水平方向上，拉力F沿水平方向的分力和物体受到地面的

摩擦力平衡

B．在水平方向物体受到的拉力F与地面的摩擦力是一对平衡力C．在竖直方向上，物体只受到地面的支持力和拉力F沿竖直方向

的分力

D．在竖直方间上，物体受到的重力与地面的支持力是一对平衡力

解析：拉力的两个作用效果：

1）水平方向——使木块沿水平方向运动

2）竖直方向——竖直向上提木块

将拉力分解成水平方向分力F1，F1与f平衡，F1=f

竖直方向的分力F2，F2与F N的合力与G平衡，F2+F N=G

答案：A

【板书设计】

力学拓展之合力与分力

一、合力与分力——“等效替代”

二、力的合成

1.同一条直线上力的合成——加减运算法则

2.互成角度的力的合成——平行四边形定则

3.相互垂直的力的合成——直角三角形（定量计算）

三、力的分解——按实际作用效果分解力