高中物理2.5力的合成(第1课时)教学案教科版必修1.doc

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2.5 力的合成 第一课时 [目标定位] 1.知道合力、分力以及力的合成的概念.2.理解平行四边形定则是一切矢量合成的普遍法则,会用平行四边形定则求合力,知道分力与合力间的大小关系.3.知道共点力的概念,会用作图法、计算法求合力. 一、合力、分力、力的合成 1.合力与分力:如果一个力F的作用效果与力F1和F2共同作用的效果相同,我们就称F为F1和F2的合力,F1和F2为F的分力. 2.力的合成:求几个力的合力叫做力的合成,力的合成是一种等效替代的方法. 3.共点力:几个力如果作用于物体上同一点,或者力的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力.  想一想: 一个大人能够提起一桶水,两个小孩用力也可以提起这桶水.那么大人用的力和两个小孩用的力有什么关系?哪个是合力?哪些是分力? 答案 效果相同,可以等效替代;大人的力是两个小孩作用力的合力,两个小孩的作用力是分力. 二、互成直角的两个力的合成 1.两个互成直角的共点力的合成,可根据平行四边形定则,分别用计算法和作图法来求它们的合力. 2.两个以上的力的合成方法:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力与第三个力的合力,依次进行,最终求得全部共点力的合力.  想一想: 物体受多个力时,这几个力的合力是否也是物体受到的其中的一个力? 答案 合力与分力的关系是等效替代关系,分析物体的受力时,在效果上可以用这几个力的合力来代替这几个力.但这个“合力”并不是物体“额外”受到的力. 一、力的合成 1.对合力和分力的理解 (1)等效性:合力与分力产生的效果相同,可以等效替代. (2)同体性:各个分力是作用在同一物体上的.作用在不同物体上的力不能求合力. 2.力的合成遵循平行四边形定则 力的合成遵守平行四边形定则,如图251所示,F即表示F1与F2的合力. 图251 3.合力和分力的大小关系 (1)两分力大小不变时,合力F随θ的增大而减小,随θ的减小而增大. (2)当θ=0时,F有最大值,Fmax=F1+F2;当θ=180°时,F有最小值,Fmin=|F1-F2|,合力大小的范围为|F1-F2|≤F≤F1+F2. (3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原来的任意一个分力. 例1 两个力F1和F2间的夹角为θ,两个力的合力为F.以下说法正确的是(  ) A.若F1和F2大小不变,θ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θ不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就必然增大 解析 若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F越大,故A错误;由力的合成方法可知,两力合力的范围|F1-F2|≤F合≤F1+F2,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θ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 针对训练 关于几个力与其合力,下列说法正确的是(  ) A.合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同 B.合力与原来那几个力同时作用在物体上 C.合力的作用可以替代原来那几个力的作用 D.求几个力的合力遵循力的平行四边形定则 解析 合力与分力是“等效替代”的关系,即合力的作用效果与几个分力共同作用时的作用效果相同,合力的作用效果可以替代这几个分力的作用效果,不能认为合力与分力同时作用在物体上,所以A、C正确,B不正确;求合力应遵循力的平行四边形定则,所以D正确. 答案 ACD 二、合力的计算方法 求共点力的合力一般有两种方法: 1.作图法 作图法就是根据平行四边形定则作出标准的平行四边形,然后根据图形用测量工具确定出合力的大小、方向,具体操作流程如下: →→→ 注意:在同一个图上的各个力,必须采用同一标度,并且所选力的标度的比例要适当. 2.计算法 可以根据平行四边形定则作出力的示意图,然后由几何关系求解对角线,其长度即为合力大小. (1)相互垂直的两个力的合成(即α=90°):F合=,F合与F1的夹角的正切值tan β=,如图252 所示. 图252 (2)两个等大的力的合成:平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直平分的特点可解得F合=2Fcos ,如图253所示. 图253    图254 若α=120°,则合力大小等于分力大小(如图254所示). 例2 物体只受两个力F1和F2的作用,F1=30 N,方向水平向左,F2=40 N,方向竖直向下.求这两个力的合力F. 解析 法一 图解法 取单位长度为10 N的力,则分别取3个单位长度、4个单位长度,自O点引两条有向线段OF1和OF2分别表示力F1、F2.以OF1和OF2为两个邻边,作平行四边形如图所示,则对角线OF就是所求的合力F.量出对角线的长度为5个单位长度,则合力的大小

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