《科學探究：力的合成》力與平衡PPT課件
第一部分內容：課標要求
1.知道共點力、合力、分力、力的合成的概念。
2.理解力的平行四邊形定則，知道它是矢量運算的普遍法則。
3.掌握求合力的方法，會計算共點力的合力。
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科學探究力的合成PPT，第二部分內容：自學新教材
一、共點力的合成
1．填一填
(1)共點力：如果幾個力同時作用在物體上的____，或它們的______相交于同一點，我們就把這幾個力稱為共點力。
(2)合力與分力：當物體同時受到幾個力的作用時，我們可以用一個力來代替它們，且產生的_____相同。物理學中把這個力稱為那幾個力的_____，那幾個力則稱為這個力的_____。
(3)力的合成：求幾個力的_____的過程稱為力的合成。
2．判一判
(1)作用在同一物體上的幾個力一定是共點力。( )
(2)共點力一定作用于物體上的同一點。( )
(3)作用在同一物體上的力的合力一定為零。( )
(4)兩個共點力共同作用的效果與其合力作用的效果相同。( )
3．選一選
(1)[多選]如圖甲所示，在半球形的碗中放一木桿，碗的A、B兩點對桿的支持力分別為F1和F2；圖乙中桿的一端O用鉸鏈固定在墻上，另一端A處用豎直向上的力F將桿拉住，以下說法正確的是( )
A．圖甲中F1與F2沒有作用在同一點，不是共點力
B．圖甲中F1與F2的作用線的延長線交于一點，這兩個力是共點力
C．圖乙中力F與桿的重力G沒有作用于一點且作用線的延長線不可能相交，不是共點力
D．圖乙中若F垂直于桿向上，則F與G也不是共點力
(2)[多選]關于F1、F2及它們的合力F，下列說法正確的是( )
A．合力F一定與F1、F2共同作用產生的效果相同
B．兩力F1、F2一定是同種性質的力
C．兩力F1、F2一定是同一個物體受的力
D．兩力F1、F2與F是物體同時受到的三個力
二、平行四邊形定則
1．填一填
(1)平行四邊形定則：若以表示互成角度的兩共點力的有向線段為鄰邊作_____，則兩鄰邊間的_____所對應的這條有向線段就表示這兩個共點力的合力大小和方向，如圖所示。
(2)多個力的合成方法：如果物體受到三個或更多個共點力的作用，可用平行四邊形定則先求出其中_____個力的合力，然后用平行四邊形定則再求出這個_____與第三個力的合力，直到把_____都合成為止，最后得到這些力的合力。
(3)矢量與標量的運算法則：矢量相加時遵循_____定則，標量相加時遵循_____相加法則。
2．判一判
(1)合力就是物體實際受到的幾個力的和。 ( )
(2)兩個力的合力一定大于其中任意一個分力。 ( )
(3)兩個力的合力的方向可能與兩個分力的方向都不同。 ( )
(4)多個共點力求合力時平行四邊形定則也適用。 ( )
3．想一想
港珠澳大橋于2018年10月24日上午9時正式通車，它是世界上最長的跨海大橋，港珠澳大橋全長55公里，其主體工程由6.7公里的海底沉管隧道、長達22.9公里的橋梁段、逾20萬平方米的東、西人工島組成，即“橋—島—隧”一體。橋梁采用斜拉索式，假設斜拉橋中某對鋼索與豎直方向的夾角都是30°，每根鋼索中的拉力都是3×104 N。
(1)這對鋼索對塔柱形成的合力大小能直接相加嗎？
(2)兩條鋼索對塔柱形成的合力如何計算？
提示：(1)不能，因為兩條鋼索的拉力不在同一方向上。
(2)把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個分力，以它們為鄰邊畫出一個平行四邊形，其對角線就表示它們的合力。
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科學探究力的合成PPT，第三部分內容：提升新知能
突破點一 合力與分力的關系
[學透用活]
1．合力與分力的三個性質
2．合力與分力的大小關系
當兩個分力F1、F2大小一定時：
(1)兩力同向時合力最大：F＝F1＋F2，方向與兩力同向。
(2)兩力反向時合力最�。篎＝|F1－F2|，方向與其中較大的力同向。
(3)兩力夾角為θ時，如圖所示，合力隨θ的增大而減小，隨θ角的減小而增大，合力大小的范圍是：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。
(4)合力可以大于、等于兩分力中的任何一個力，也可以小于兩分力中的任何一個力。
[典例1] [多選]下列關于合力與分力的說法正確的是 ( )
A．合力與分力同時作用在物體上
B．分力同時作用于物體時共同產生的效果與合力單獨作用時產生的效果是相同的
C．合力可能大于分力，也可能小于分力
D．當兩分力大小不變時，增大兩分力間的夾角，則合力一定減小
[思路點撥] 解答本題時需要把握以下兩點：
(1)合力與分力作用效果相同，但不同時作用在物體上；
(2)合力與分力遵循平行四邊形定則。
[對點練清]
1．已知兩個共點力大小分別為F1＝10 N，F2＝20 N，則這兩個力的合力可能是( )
A．5 N B．20 N
C．35 N D.40 N
2．[多選]對兩個大小不等的共點力進行合成，則 ( )
A．合力一定大于每個分力
B．合力可能同時垂直于兩個分力
C．合力的方向可能與一個分力的方向相反
D．兩個分力的夾角在0°到180°之間變化時，夾角越小，合力越大
3．有兩個共點力，一個是F1＝40 N，一個是F2，它們的合力是F＝100 N，則F2的大小可能是( )
A．20 N B．40 N
C．80 N D.160 N
突破點二 求合力的方法
[學透用活]
1．作圖法
根據平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形，然后用測量工具測量出合力的大小、方向，具體操作流程如下：
2．計算法
可以根據平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖，然后由幾何知識求解對角線，即為合力。求合力的三種情況：
[典例2] 楊浦大橋是繼南浦大橋之后又一座跨越黃浦江的我國自行設計建造的雙塔雙索面疊合梁斜拉橋，如圖所示，挺拔高聳的208 m主塔似一把利劍直刺穹蒼，塔的兩側32對鋼索連接主梁，呈扇面展開，如巨型琴弦，正彈奏著巨龍騰飛的奏鳴曲。假設斜拉橋中某對鋼索與豎直方向的夾角都是30°，每根鋼索中的拉力都是3×104 N，那么這對鋼索對塔柱形成的合力有多大？方向如何？
[解析] 把兩根鋼索的拉力看成沿鋼索方向的兩個分力，以它們為鄰邊畫出一個平行四邊形，其對角線就表示它們的合力，由對稱性可知，合力方向一定沿塔柱豎直向下，下面用兩種方法計算這個合力的大�。�
法一：作圖法(如圖甲所示)
自O點引兩根有向線段OA和OB，它們跟豎直方向的夾角都為30°，取單位長度為1×104 N，則OA和OB的長度都是3個單位長度，量得對角線OC長為5.2個單位長度，所以合力的大小為F＝5.2×1×104 N＝5.2×104 N，方向豎直向下。
[規律方法]
作圖法與計算法的比較
(1)作圖法的優點是形象直觀，缺點是不夠精確。作圖時應注意采用統一的標度，標出箭頭且實線、虛線要分明。
(2)計算法的優點是精確。應用計算法時先用平行四邊形定則作圖，再通過數學知識計算出合力。作圖時，盡量通過添加輔助線得到一些特殊的三角形，這樣便于計算。
(3)計算法求合力時常用到的幾何知識，如直角三角形、等邊三角形、等腰三角形等，這樣便于計算。
突破點三 多力合成的分析與計算
[學透用活]
1．三個共點力的合成
(1)最大值：當三個力F1、F2、F3同向時，其合力最大，且Fmax＝F1＋F2＋F3。
(2)最小值：先確定任意兩個力的合力大小范圍，若第三個力屬于這個范圍，則這三個力合力的最小值為零；若第三個力不屬于這個范圍，則這三個力合力的最小值為兩個較小力之和與第三個力之差的絕對值。
2．多個共點力的合成
確定多個共點力的合力時，一般先將同向或反向的共點力合成，然后再看各個力的空間分布有無特點，如空間分布是否具有對稱性，兩個力的夾角是否為特殊角等；再將空間分布有特點的力合成。有選擇地依次合成，可簡化求解過程。
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科學探究力的合成PPT，第四部分內容：訓練新素養
一、一力與多力的關系(核心素養之物理觀念)
一個靜止的物體，在某平面上受到5個力作用，你能判斷它將向哪個方向運動嗎？如果我們能找到一種方法，即“用一個力的單獨作用替代兩個力的共同作用，而效果不變”，上述問題就迎刃而解了。生活中常常見到這樣的事例：一個力的單獨作用與兩個或者更多力的共同作用，其效果相同。你覺得這個力和被替代的兩個力或多個力會有怎樣的關系呢？
二、提水桶問題(核心素養之科學探究)
如圖，兩人用同樣大小的力共提一桶水，兩人手臂間的夾角大些省力，還是夾角小些省力？請通過推導得出你的結論。
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