学案1怎样求合力
[目标定位]1.知道合力与分力的概念及力的合成的概念.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、合力与分力
[问题设计]
如图1所示,用一个弹簧测力计A可把物体提起悬挂在空中,用两个弹簧测力计B、C也可以把该物体提起悬挂在空中,那么一个弹簧测力计的力与两个弹簧测力计的力有什么关系?
图1
[要点提炼]
1.合力与分力:当一个物体受到几个力共同作用时,如果能用另外一个力________它们,并且它的作用效果跟原来那几个力的共同作用效果________,那么这个力就叫做那几个力的________,那几个力叫做这个力的________.
2.合力与分力的关系
(1)等效性:合力与分力产生的效果________________,可以________________.
(2)同体性:各个分力是作用在________________上的,作用在不同物体上的力不能求合力.
二、用平行四边形定则求合力
[问题设计]
1.如图1中,弹簧测力计A的示数为F,弹簧测力计B、C的示数分别为F1、F2,F1、F2的示数相加正好等于F吗?
2.按教材提供的实验探究方法做一做该实验,并回答下列问题.
(1)两次实验要把橡皮筋的下端拉到同一位置,这体现了什么物理思想?
(2)严格按照力的图示法作出两分力F1、F2及它们的合力F.用虚线把合力F的箭头端分别与两个分力的箭头端连接,所成的图形是什么?
3.用硬纸板剪成五个宽度相同的长条,其中四个两两长度分别相等,第五个较长些,然后用螺丝钉铆住(AE与BC、CD不要铆住),如图2所示.其中AB表示一个分力,AD表示另一个分力,AC表示合力.
(1)改变∠BAD的大小,观察两分力间的夹角变化时合力如何变化?
(2)合力一定大于其中一个分力吗?
图2
[要点提炼]
1.力的合成遵守________________定则.(如图3所示),平行四边形的两邻边表示________________,________________表示合力的大小和方向.
图3
2.合力与两分力的大小关系
两分力大小不变时,合力F随夹角α的增大而________,随α的减小而________.
(1)F的最大值:当α=0时,Fmax=________________;
(2)F的最小值:当α=180°时,Fmin=________________;
(3)合力大小的范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2.
注意合力F既可以大于、也可以等于或小于原来的任意一个分力.
三、矢量和标量
1.矢量:在物理学中,把既有大小又有__________,并且按________________定则进行合成的物理量称为矢量.
2.标量:只有大小、_________________的物理量称为标量.
3.矢量和标量的区别
两者运算法则不同.矢量运算遵循_____________________________________.
标量的合成按照算术法则相加.如质量分别为m1=3kg,m2=4kg的两个物体的总质量一定等于7kg,而F1=3N、F2=4N的两个力的合力,却可以等于1~7N之间的任何一个值.
注意有方向的物理量不一定是矢量.如电流有方向,但电流的运算不遵循平行四边形定则,所以电流是标量.
四、计算合力大小的方法
1.图解法
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tanβ=__________(如图4所示).
图4图5图6
(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=______________(如图5所示).
若α=120°,则合力大小等于分力大小(如图6所示).
一、合力与分力的关系
例1关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系,下列说法中正确的是()
A.F大小随F1、F2间夹角的增大而增大
B.F大小随F1、F2间夹角的增大而减小
C.F大小一定比任何一个分力都大
D.F大小不能小于F1、F2中最小者
例2大小分别是30N和25N的两个共点力,对于它们合力大小的判断,下列说法正确的是()
A.0≤F≤55N B.25N≤F≤30N
C.25N≤F≤55N D.5N≤F≤55N
二、求合力的方法
例3杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的我国自行设计建造的双