2022-2023学年新教材高中物理 第三章 相互作用 4 力的合成 第1课时 合力与分力学案 教科版必修第一册.docx

1、第1课时合力与分力课标要求思维导图1.通过实际生活实例，体会等效替代物理思想2通过实验探究，得出求合力的方法平行四边形定则3会用作图法和直角三角形的知识求共点力的合力4运用力的合成知识分析日常生活中的相关问题，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识必备知识自主学习突出基础性素养夯基一、合力与分力1合力与分力：如果力F的作用效果与力F1和F2共同作用的_相同，我们就称F为F1和F2的_F1和F2为F的_2力的合成：求几个力的_的过程3合力与分力的关系：合力与分力之间是一种_的关系，合力作用的_与分力_相同4共点力：作用于物体上_，或者作用在同一个物体上且力的作用线相交于_的几个力二、平行四边形

2、定则1平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1和F2的线段为_作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用两个邻边之间的_表示出来，这叫作力的平行四边形定则如图所示，F表示F1与F2的合力2三角形定则：把表示原来两个力首尾相接，然后再从第一个力的始端向第二个力的末端画一条有向线段，这个有向线段就可以表示原来两个力的合力，这种求合力的方法叫作力的三角形定则导学1等效法曹冲称象的故事，大家都很熟悉，在船吃水线相同的情况下，一头大象的重力与一堆石头的重力相当等效法就是在特定的某种意义上，在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、简单的、易处理的问题的一种方法导学2注意：(1

3、)作图时要分清实线和虚线，表示力的线段用实线且要带箭头，连线用虚线表示；(2)分力、合力的标度一致，力的标度要适当；(3)求合力时，既要求大小，又要求方向关键能力合作探究突出综合性素养形成探究点一合力与分力的关系【导学探究】自制一个平行四边形模型(如图)，结合模型讨论以下问题：(1)合力的大小和方向怎样随两个分力夹角的改变而改变？(2)合力是否总是大于两个分力？合力何时达到最大值，何时达到最小值？(3)当两个分力之间的夹角分别为0和180时，它们的合力如何计算？说一说你的想法，并与同学交流【归纳总结】1.合力与分力的三个关系特性2合力与分力的大小关系两分力大小不变时，合力F随两分力夹角的增大而

4、减小，随夹角的减小而增大(0180).(1)两分力同向(0)时，合力最大，FF1F2，合力与分力同向(2)两分力反向(180)时，合力最小，F|F1F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同(3)合力的取值范围：|F1F2|FF1F2.【典例示范】题型1合力与分力关系的理解例1 (多选)关于两个大小不变的力F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是()A合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B两力F1、F2一定是同一个物体受到的力C两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力DF一定不随F1、F2的变化而变化题型2合力与分力的大小关系例2已知两个力F1与F2的大小分别为10N和30N，则

5、它们的合力大小不可能等于()A15NB20NC35ND40N素养训练1两个力F1和F2间的夹角为，两个力的合力为F.下列说法正确的是()A若F1和F2大小不变，角越小，合力F就越小B合力F可能比任何一个分力都小C合力F总比任何一个分力都大D如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大素养训练2两个共点力F1与F2的合力大小为6N，则F1与F2的大小可能是()AF12N，F29NBF14N，F28NCF11N，F28NDF12N，F21N探究点二求合力的方法【导学探究】两人同拉一辆车，如图所示，每人都用100N的力拉，车受到的拉力一定是200N吗？【归纳总结】1.作图法(1)基本思

6、路：(2)如图所示：用作图法求F1、F2的合力F.2计算法(1)根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图(2)根据几何知识(三角形的边角关系、等边三角形、相似三角形、全等三角形等)求解对角线，即为合力3特殊情况下的力的合成：类型作图合力计算互成直角大小：FF12+F22方向：tanF1F2分力大小相等大小：F2F1cos2方向：F与F1夹角为2等大且夹角为120合力大小等于分力大小，即F合F4.确定三个力合力最大值与最小值的方法(1)合力的最大值设三个力的大小分别为F1、F2、F3，其合力的最大值为FmaxF1F2F3.(2)合力的最小值若三个共点力能构成三角形，则合力的最小值为0，能构成三角

7、形的意思就是某一力大于另外两力之差、小于另外两力之和若三个力不能构成三角形，则最小值为最大力减去另外两个较小力【典例示范】题型1两力的合成例3岸边两人同时用力拉小船，两力的大小和方向如图所示请分别用作图法和计算法求出这两个力的合力题型2多力的合成例4如图所示，有五个力作用于同一点O，表示这五个力的有向线段分别为一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知F110N，则这五个力的合力大小为多少？素养训练3某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1N大小的力)，对物体所受的合外力说法正确的是()素养训练4如图所示，一条小船在河中向正东方向行驶，船上挂起一风帆

8、，帆受侧向风作用，风力大小F1为100N，方向为东偏南30，为了使船受到的合力能恰沿正东方向，岸上一人用一根绳子拉船，问人至少要用多大的力？方向如何？随堂演练自主检测突出创新性素养达标1.下列关于合力与分力之间的关系的说法，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合力的大小可能等于某一分力的大小2一物体受到大小分别为3N和4N两个共点力的作用，则它们的合力()A可能为3NB一定为5NC一定为7ND可能为8N3如图所示，两人同时用大小相等的力沿不同方向拉小船，且两力关于小船轴线对称，下列几种情况中，合力最大的是()4如图所示，轻绳OA、OB和OP将一

9、只元宵花灯悬挂在P点，花灯保持静止已知绳OA和OB的夹角为120，对O点拉力的大小皆为F，轻绳OP对O点拉力的大小为()AFB2FC3FD2F5两个大小相等的共点力F1、F2，当它们之间的夹角为90时合力大小为20N，则当它们之间的夹角为120时，合力的大小为()A40NB102NC202ND103N4力的合成第1课时合力与分力必备知识自主学习一、1效果合力分力2合力3等效替代效果共同作用的效果4同一点同一点二、1邻边对角线关键能力合作探究探究点一【导学探究】提示：(1)在两个分力的大小不变的情况下，两分力的夹角越小，合力的大小就越大，两分力的夹角越大，合力的大小越小(2)在两个分力的夹角为钝

10、角时，合力的大小就可能比分力小，当两个分力的夹角为0时，合力最大，两个分力的夹角为180时，合力最小(3)当两分力的夹角为0时，F合F1F2，当两个分力的夹角为180时，F合|F1F2|.可见，当两个分力间夹角变化时，合力F的大小和方向也会随之变化【典例示范】例1解析：A、B对，C错：只有同一个物体受到的力才能合成，分别作用在不同物体上的力不能合成合力是对原来几个分力的等效替代，两力可以是不同性质的力，但合力与分力不能同时存在D错：根据矢量合成法则，合力随两分力的变化而变化答案：AB例2解析：F1与F2合力的最大值FmaxF1F240N，F1与F2合力的最小值FminF2F120N，故合力的可

11、能值为20N，35N，40N，所以A正确答案：A素养训练1解析：若F1和F2大小不变，角越小，合力F越大，故A错误；由力的合成方法可知，两个力合力的范围|F1F2|FF1F2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，故B正确、C错误；如果夹角不变，F1大小不变，F2增大，合力可能增大，可能减小，如图所示，故D错误答案：B素养训练2解析：由于合力大小范围为|F1F2|FF1F2，而A项中合力的范围为711N，B项中合力范围为412N；C项中合力范围为79N；D项中合力范围为13N；故只有B选项合力可等于6N，选项B正确答案：B探究点二【导学探究】提示：不一定只有两

12、个力同方向时，车受的拉力大小才是200N，若两个力方向不同，两个力的合力并非等于两个力大小之和，应根据平行四边形定则，用作图或者计算的方法求得合力【典例示范】例3解析：(1)作图法：选定合适的标度，如用5.0mm长的线段表示150N的力，用O点代表船依据题意作出力的平行四边形，如图所示用刻度尺量出表示合力F的对角线长为20.0mm，可求得合力的大小F20.01505.0N600N用量角器量出F与F1的夹角为60.故这两个力的合力大小为600N，方向与F1成60.(2)计算法：如图所示，平行四边形的对角线AB、OD交于C点，由于OAOB，所以平行四边形OADB是菱形，OD与AB互相垂直平分，OD

13、是AOB的角平分线，则AOD60，OD2OC2OAcos60因此，合力的大小F2F1cos60600N方向与F1成60.答案：600N，方向与F1成60例4解析：方法一利用三角形定则将力F2、F3平移，如图甲所示F3、F4的合力等于F1，F5、F2的合力等于F1，故这五个力的合力大小F3F130N.方法二利用对称法，由对称性，F2和F3的夹角为120，它们的大小相等，合力在其夹角的角平分线上，故F2和F3的合力F23F125N，如图乙所示同理，F4和F5的合力也在其角平分线上，由图中几何关系可知F45F23F115N，故这五个力的合力大小FF1F23F4530N.答案：30N素养训练3解析：图

14、A中，先将F1与F3合成为F13，然后再将F13与F2合成，由几何关系可得，合力等于5N，同理，可求得图B中合力等于5N，图C中合力等于6N，图D中合力等于零，综上可知D正确答案：D素养训练4解析：要使拉力最小，则拉力需要平衡风力垂直于河岸的分力，则拉力的方向应朝正北，人的拉力如图所示，以F1、F2为邻边作平行四边形，使合力F沿正东方向，则F2F1sin3010012N50N.答案：50N垂直河岸向北随堂演练自主检测1解析：合力是分力的矢量和，而不是代数和，所以A错误；合力的大小介于两分力代数和与两分力代数差的绝对值之间，因此B错误，D正确；当两分力方向相同时，合力与分力方向相同，C错误答案：

15、D2解析：当二力夹角为零，即两个力在同一直线上且方向相同时，合力最大，最大值为F1F27N；当夹角为180，即两个力在同一直线上且方向相反时，合力最小，最小值为F2F11N故合力的范围为1NF7N，故选项A正确答案：A3解析：合力与分力的关系遵循平行四边形定则，两等大分力夹角越小，合力越大，故选项A正确答案：A4解析：由二力合成规律可知，当两个力大小相等且夹角为120时，合力与两个分力也大小相等，所以题中绳OA、OB对结点O的拉力的合力为F，所以OP对O点的拉力也为F.答案：A5解析：设F1F2F，当它们之间的夹角为90时，由画出的平行四边形(如图所示)知合力为F合F12+F22F2+F22F所以F12F合1220N102N当两个分力F1和F2间夹角变为120时，画出力的平行四边形如图所示，可知此时合力FF1F2102N.答案：B