高中物理 第5章 力与平衡 第1节 力的合成教学案 鲁科版必修1-鲁科版高一必修1物理教学案.doc

第1节力的合成

1.共点力是指几个力作用在同一点或几个力的作用线及作用线的反向延长线交于一点。
2．合力与分力之间的关系是一种等效替代关系，合力是其所有分力的共同效果，并不是单独存在的力。
3．合力与分力的计算满足力的平行四边形定则，合力是平行四边形的对角线，两分力是平行四边形的邻边，合力不一定大于分力。

一、共点力的合成
1．共点力
如果几个力同时作用在物体上的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，我们就把这几个力叫做共点力。
2．合力
几个共点力共同作用所产生的效果可以用一个力来代替，这个力叫做那几个力的合力。
3．力的合成
求几个力的合力叫做力的合成。
二、共点力合成的平行四边形定则
1．平行四边形定则
两个共点力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线表示合力的大小和方向，如图5­1­1所示。

图5­1­1

2．多个力的合成方法
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，直到把所有外力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。

1．自主思考——判一判
(1)只要弹簧伸长相同长度，力的作用效果就相同。(×)
(2)合力就是物体实际受到的几个力的和。(×)
(3)两个力的合力一定大于其中任意一个力的大小。(×)
(4)两个力的合力可以小于其中一个力的大小。(√)
(5)合力与分力是同时作用在物体上的力。(×)
2．合作探究——议一议
(1)如图5­1­2所示，若由两个小孩来共同提起200N的一桶水，两个孩子用力大小分别为F1和F2，F1和F2的数值相加等于200N吗？

图5­1­2
提示：不一定，F1和F2两力可能不在同一方向上。
(2)如图5­1­3所示，在做引体向上运动时，双臂平行时省力还是双臂张开较大角度时省力？

图5­1­3
提示：双臂平行时省力，根据平行四边形定则可知，合力一定时(等于人的重力)，两臂分力的大小随双臂间夹角的增大而增大，当双臂平行时，夹角最小，两臂用力最小。

合力与分力的关系

1．合力与分力的三性

2．合力与分力间的大小关系
当两分力F1、F2大小一定时，
(1)最大值：两力同向时合力最大，F＝F1＋F2，方向与两力同向。
(2)最小值：两力方向相反时，合力最小，F＝|F1－F2|，方向与两力中较大的力同向。
(3)合力范围：两分力的夹角θ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：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。

1．(多选)下列关于合力与分力的说法中，正确的是()
A．合力与分力同时作用在物体上
B．分力同时作用于物体时共同产生的效果与合力单独作用时产生的效果是相同的
C．合力可能大于分力，也可能小于分力
D．当两分力大小不变时，增大两分力间的夹角，则合力一定减小
解析：选BCD合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，选项A错误，B正确；当两分力大小不变时，由平行四边形定则可知，分力间的夹角越大，合力越小，合力可能大于分力(如两分力间的夹角为锐角时)，也可能小于分力(如两分力间的夹角为钝角时)，选项C、D正确。
2．物体受两个共点力F1和F2作用，其大小分别是F1＝6N、F2＝10N，则无论这两个力之间的夹角为何值，它们的合力不可能是()
A．5N B．10N
C．16N D．18N
解析：选D因为F2－F1≤F≤F2＋F1，即4N≤F≤16N，所以选项A、B、C可能，D不可能。
平行四边形定则的实验探究

1．实验原理：等效替代法
如图5­1­4所示，对于结点B来说，力F的作用效果与F1、F2共同作用的效果是一样的，且F也能够与橡皮筋对它的拉力F0平衡，所以F等于F1、F2的合力。

图5­1­4
2．实验过程
(1)用图钉把白纸固定于方木板上，把橡皮筋的一端固定。
(2)在橡皮筋的另一端系上轻质小圆环，用两个弹簧测力计成某一角度地通过小圆环把橡皮筋拉到某一点O，用铅笔记下O点的位置、两弹簧测力计的读数F1、F2和两条拉线的方向，如图5­1­5甲所示。
(3)用一个弹簧测力计将同一条橡皮筋拉到O点，记下弹簧测力计的读数F和拉线的方向。如图5­1­5乙所示。
(4)选定标度，作出力F1、F2和F的图示。
(5)以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线(如图5­1­5丙所示)。

图5­1­5
结论：F的图示和对角线在误差范围内重合。则力F对橡皮筋作用的效果与F1和F2共同作用的效果相同，所以力F就是F1和F2的合力。

[典例]在做“验证力的平行四边形定则”的实验中，在水平放置的木板上垫一张白纸，把橡皮条的一端固定在A点上，另一端连接两根细线，然后通过细线用两个互成角度的弹簧测力计来拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一点O，记录下两个弹簧测力计的示数及两根细线的方向，此时两个弹簧测力计的拉力分