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2019-2020學(xué)年高一物理上學(xué)期第10周 第二章 力的合成學(xué)案 學(xué)習(xí)目標(biāo): 1． 能從力的作用效果理解合力和分力的概念。 2． 進(jìn)一步理解矢量和標(biāo)量的概念，知道它們有不同的運(yùn)算規(guī)則。 3． 掌握力的平行四邊形定則，知道它是矢量合成的普遍規(guī)則。會(huì)用作圖法求共點(diǎn)力的合力。會(huì)用直角三角形知識(shí)計(jì)算合力。 4． 知道合力的大小與分力間夾角的關(guān)系。 5． 初步了解物理學(xué)研究方法之一——“等效法”。 學(xué)習(xí)重點(diǎn):平行四邊形定則。 學(xué)習(xí)難點(diǎn):平行四邊形定則的應(yīng)用。 主要內(nèi)容:一、合力和分力 如果一個(gè)力作用在物體上，它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果相同，則這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，而那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。 合力和分力的關(guān)系：等效替代關(guān)系，并不同時(shí)作用于物體上，所以不能把合力和分力同時(shí)當(dāng)成物體受的力。 問(wèn)題：1. 一個(gè)物體受到幾個(gè)力（分力）作用的同時(shí)，還受到合力的作用嗎？ 2．合力與分力的等效替代是可逆的嗎？ 二、共點(diǎn)力 幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者幾個(gè)力作用在物體上的不同點(diǎn)，但這幾個(gè)力的作用線延長(zhǎng)后相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力就叫共點(diǎn)力，所以，共點(diǎn)力不一定作用在同一點(diǎn)上，如圖所示的三個(gè)力F1、F2、F3均為共點(diǎn)力。 三、共點(diǎn)力合成實(shí)驗(yàn)： 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 四、力的合成的定則 1．平行四邊形定則 求兩個(gè)互成角度的力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段作鄰邊，作平行四邊形，它的_______就表示合力的_______和_______．這叫做力的平行四邊形定則。 2．三角形定則 根據(jù)平行四邊形的對(duì)邊平行且相等，即平行四邊形是由兩個(gè)全等的三角形組成，平行四邊形定則可簡(jiǎn)化為三角形定則。若從O點(diǎn)出發(fā)先作出表示力F1的有向線段OA，再以A點(diǎn)出發(fā)作表示力F2的有向線段AC，連接OC，則有向線段OC即表示合力F的大小和方向。 五、共點(diǎn)力的合成 1．作圖法(圖解法)：以力的圖示為基礎(chǔ)，以表示兩個(gè)力的有向線段為鄰邊嚴(yán)格作出平行四邊形，然后量出這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線的長(zhǎng)度，從與圖示標(biāo)度的比例關(guān)系求出合力的大小，再用量角器量出對(duì)角線與一個(gè)鄰邊的夾角，表示合力的方向。 注意：作圖時(shí)要先確定力的標(biāo)度，同一圖上的各個(gè)力必須采用同一標(biāo)度。表示 分力和合力的有向線段共點(diǎn)且要畫(huà)成實(shí)線，與分力平行的對(duì)邊要畫(huà)成虛線，力線段上要畫(huà)上刻度和箭頭。 2．計(jì)算法：先根據(jù)力的平行四邊形定則作出力的合成示意圖，然后運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求合力大小和方向。 3．兩個(gè)以上共點(diǎn)力的合成 【例一】?jī)蓚€(gè)小孩拉一輛車(chē)子，一個(gè)小孩用的力是45N，另一個(gè)小孩用的力是60N，這兩個(gè)力的夾角是90．求它們的合力． 【例二】用作圖法求夾角分別為30、60、90、120、150的兩個(gè)力的合力．再求它們的夾角是0和180時(shí)的合力．比較求得的結(jié)果，能不能得出下面的結(jié)論：①合力總是大于分力；②夾角在0到180之間時(shí)，夾角越大，合力越?。? 問(wèn)題：1. 合力一定大小任何一個(gè)分力嗎？ 2．平行四邊形定則也適用于其它矢量的合成嗎？ 3．兩個(gè)大小一定的力F1、F2，當(dāng)它們間的夾角由00增大到1800的過(guò)程中，合力F的大小怎樣變化？ 六、合力大小與二分力間的夾角的關(guān)系： 七、合力大小與分力大小之間的關(guān)系： 【例三】三名同學(xué)一起玩游戲，用三根繩拴住同一物體，其中甲同學(xué)用100N向東拉，乙同學(xué)用400N的力向西拉，丙同學(xué)用400N的力向南拉。求物體所受的合力． 【例四】如圖，質(zhì)量為m的物體A靜止于傾角為θ的斜面上，試求斜面對(duì)A的支持力和摩擦力。 課堂訓(xùn)練: 1．互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力，有關(guān)它們的合力和分力關(guān)系的下列說(shuō)法中，正確的是（ ） A．合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力． B．合力的大小隨分力夾角的增大而增大． C．合力的大小一定大于任意一個(gè)分力． D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力． 2．兩個(gè)共點(diǎn)力的大小均等于f，如果它們的合力大小也等于f，則這兩個(gè)共點(diǎn)力之間的夾角為?。? ） A．30　　　　　 B．60 C．90　　　　　 D．120 3．在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上．如果鋼絲繩與地面的夾角∠A=∠B=60，每條鋼絲繩的拉力都是300N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力． 4．兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力F1、F2，當(dāng)它們間的夾角為90時(shí)合力大小為20N，則當(dāng)它們間夾角為120時(shí)，合力的大小為多少？　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 課后作業(yè): 1．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力與分力的關(guān)系是 （ ） A．合力大小一定等于兩個(gè)分力大小之和． B．合力大小一定大于兩個(gè)分力大小之和． C．合力大小可能比兩個(gè)分力的大小都大，可能都小，也可能比一個(gè)分力大，比另一個(gè)分力?。? D．合力大小一定大于一個(gè)分力的大小，小于另一個(gè)分力的大小． 2．作用在同一點(diǎn)的兩個(gè)力，大小分別為5N和2N，則它們的合力不可能是（ ） A．5N　　 B．4N C．2N　　 D．9N 3．兩個(gè)共點(diǎn)力，一個(gè)是40N，另一個(gè)等于F，它們的合力是100N，則F的大小可能是（ ） A．20N　　　B．40N C．80N　　 D．160N 4．已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力F的最大值為180N，合力F的最小值為20N，則這兩個(gè)共點(diǎn)力的大小分別是 （ ） A．110N，90N B．200N，160N C．100N，80N D．90N，70N 5．三個(gè)共點(diǎn)力的大小分別為F1=5N，F(xiàn)2=10N，F(xiàn)3=20N，則它們的合力（ ） A．不會(huì)大于35N B．最小值為5N C．可能為0 D．可能為20N *6．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，而其中一個(gè)力增大，則（ ） A．合力F一定增大 B．合力F的大小可能不變 C．合力F可能增大，也可能減小 D．當(dāng)0＜θ＜90時(shí)，合力F一定減小 *7．幾個(gè)共點(diǎn)力作用在一個(gè)物體上，使物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)其中某個(gè)力F1停止作用時(shí)，以下判斷中正確的是（ ）　 A．物體將向著F1的方向運(yùn)動(dòng)． B．物體將向著F1的反方向運(yùn)動(dòng)． C．物體仍保持靜止?fàn)顟B(tài)． D．由于不知共點(diǎn)力的個(gè)數(shù)，無(wú)法判斷物體的狀況． 8．在長(zhǎng)度、質(zhì)量、力、速度、溫度、比熱等物理量中，屬于矢量的有______，屬于標(biāo)量的有______． *9．從正六邊形ABCDEF的一個(gè)頂點(diǎn)A向其余五個(gè)頂點(diǎn)作用著五個(gè)力F1、F2、F3、F4、F5，已知F1=f，且各個(gè)力的大小跟對(duì)應(yīng)的邊長(zhǎng)成正比，求這五個(gè)力的合力大小和方向． 閱讀材料: 物體在什么地方比較重？ 　　地球施向一個(gè)物體的吸引力（地球引力）要跟著這個(gè)物體從地面升高而減低。假如我們把一公斤重的砝碼提高到離地面6400公里，就是把這砝碼舉起到離地球中心兩倍地球半徑的距離，那么這個(gè)物體所受到的地球引力就會(huì)減弱到4分之一，如果在那里把這個(gè)砝碼放在彈簧秤上稱，就不再是1000克，而只是250克。根據(jù)萬(wàn)有引力定律，地球吸引一切物體，可以看做它的全部質(zhì)量都集中在它的中心（地心），而這個(gè)引力跟距離的平方成反比。在上面這個(gè)例子里，砝碼跟地心的距離已經(jīng)加到地面到地心的距離的兩倍，因此引力就要減到原來(lái)的22分之一，就是4分之一。如果把砝碼移到離地面12,800公里，也就是離地心等于地球半徑的三倍，引力就要減到原來(lái)的32分之一，就是9分之一；1000克的砝碼，用彈簧秤來(lái)稱就只有111克了，依此類推。 　　這樣看來(lái)，自然而然會(huì)產(chǎn)生一種想法，認(rèn)為物體越跟地球的核心（地心）接近，地球引力就會(huì)越大；也就是說(shuō)，一個(gè)砝碼，在地下很深的地方應(yīng)該更重一些。但是，這個(gè)臆斷是不正確的；物體在地下越深，它的重量不但不是越大，反而越小了。這現(xiàn)象的解釋是這樣的：在地下很深的地方，吸引物體的地球物質(zhì)微粒已經(jīng)不只是在這個(gè)物體的一面，而是在它的各方面。請(qǐng)看圖20。從圖上可以看出，那個(gè)在地下很深地方的砝碼，一方面受到在它下面的地球物質(zhì)微粒向下方吸引，另外一方面又受到在它上面的微粒向上方吸引。這兒我們不難證明，這些引力相互作用的結(jié)果，實(shí)際發(fā)生吸引作用的只是半徑等于從地心到物體之間的距離的那個(gè)球體。因此，如果物體逐漸深入到地球內(nèi)部，它的重量會(huì)很快減低。一到地心，重量就會(huì)完全失去，變成一個(gè)沒(méi)有重量的物體。因?yàn)?，在那時(shí)候物體四周的地球物質(zhì)微粒對(duì)它所施的引力各方面完全相等了?！? 　　所以，物體只是當(dāng)它在地面上的時(shí)候才有最大的重量，至于升到高空或深入地球，都只會(huì)使它的重量減少。