第三章相互作用4力的合成学习目标1.初步体会等效替代思想.2.了解实验探究合力的方法,并知道它是矢量运算的普遍法则.3.初步应用矢量运算法则,并知道合力的大小与分力间夹角的关系.4.会用作图法求共点力的合力,会用直角三角形知识计算合力.自主探究1.如果一个力作用在物体上,它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的相同,则这个力就叫那几个力的,而那几个力就叫这个力的.2.两力合成时,以表示这两个力的线段为邻边作,这两个邻边之间的就代表合力的大小和方向,这个法则叫做.3.如果一个物体受到两个或更多的力的作用,有些情况下这些力共同作用在上,或者虽不作用在上,但它们的延长线,这样的一组力叫做共点力.合作探究一、合力与分力探究活动:两名瘦小的学生抬起一桶水和一名高大的学生自己提起这桶水,从把水桶提起的效果来看,两组同学活动的效果是相同的.思考问题:(1)两个力和一个力的作用效果相同时,它们之间是否可以相互替代?(2)如果两个力方向相同,如何求合力?如果两个力方向相反,如何求合力?(3)如果两个力不在同一直线上而是有一定的夹角时,那么合力与分力的关系怎样?1.合力与分力的作用效果是,它们是可以.2.两个力的方向相同时,两个力的合力大小等于,方向.3.两个力的方向相反时,两个力的合力大小等于,方向.二、探究求合力的方法猜想与假设:若两个力成一定的角度,则分力与合力的关系?设计实验,制定实验方案:(1)研究对象是谁?如何得到合力F与分力F1、F2?如何保证F与F1、F2的作用效果相同?(2)实验过程中需要记录哪些数据?(方向如何记录).如何准确直观地描述力的大小和方向?进行实验,收集数据.注意事项:(1)同一次实验橡皮条的结点要拉到同一个位置.(2)要记录结点的位置,用力的图示描述力的大小和方向,在实验过程中记录力的方向(结合初中所学的两点确定一条直线的规律,沿着细绳套点两个点,其连线方向就是力的方向).(3)弹簧测力计要校零,读数时正视刻度,应使拉力沿着弹簧的轴线方向,橡皮条、弹簧测力计和细绳套要与纸面平行,选择适当的标度作力的图示,所作的图不宜过小或过大.分析论证:通过实验探究确定了两个分力与合力,并且用力的图示将它们表示出来,交流实验中得到的图形,并思考归纳、总结本实验探究的结论.实验结论:经过多次实验,最后确认,以两分力为邻边得到的四边形的对角线的长度、方向,跟合力的大小、方向一致,即对角线与合力重合.1.求互成角度的两个力的合力,不是简单地将两个力相加减,而是用表示两个力的为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示,这就是平行四边形定则.2.合力F的大小不仅取决于两个分力F1、F2的,还取决于两个分力的.三、平行四边形定则的应用【例题】力F1=45N,方向水平向右,力F2=60N,方向竖直向上.求这两个力的合力的大小和方向?(作图法和计算法)说明:(1)合力分力要共点,虚线实线要分清.(2)合力分力标度要相同,作图要准确.(3)对角线要找准,不要忘了求合力的方向.解答:【巩固练习】用作图法求夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°的两个力的合力.求它们的夹角是0°和180°时的合力.比较求得结果,并讨论下列问题:问题:(1)合力总是大于分力吗?(2)当两个分力大小一定时,合力随分力夹角变化而变化的规律是什么?何时合力最大?何时合力最小?合力的取值范围是什么?(3)如果两个以上的力作用在同一个物体上,怎样求它们的合力?1.合力大于分力,当两个分力大小一定时,合力随分力夹角的增大而.2.合力的大小范围是.3.多个力合成时,可以先取其中的两个力合成,画出对角线,用此对角线与其他力再次合成,直到求出合力.四、共点力【自主学习】阅读课本P63“共点力”,完成下列问题:(1)下面甲、乙两图中的各力是共点力吗?(2)你能举出非共点力的实例吗?(3)平行四边形定则适用于共点力吗?【思维拓展】本节探究实验时,同学们用到了两个弹簧测力计,若只有一个弹簧测力计,能完成本实验吗?应该如何操作呢?1.共点力的特点是.2.力的合成的平行四边形定则只适用于.课堂检测1.下列关于分力与合力的说法中,正确的是()A.分力与合力同时作用在同一个物体上,所以它们都是物体受到的力B.合力的大小一定大于每一个分力的大小C.合力的大小可能小于其中一个分力的大小D.两个分力夹角不变,其中一个分力变大,则合力一定变大2.两个共点力,一个力F1=40N,另一个力为F2,它们的合力F=100N,则F2的大小可能是()A.20NB.40NC.80ND.160N3.两个共点力同向时合力为a,反向时合力为b,当两个力垂直时合力大小为()A. B.C. D.4.小娟、小明两人共提一桶水匀速前行,如图所示.已知两人手臂上的拉力大小相等且为F,两人手臂间的夹角为θ,水和水桶的总重力为G,则下列说法中正确的是()A.当θ为120°时,F=GB.不管θ为何值,F=C.当θ=0°时,F=D.θ越大F越小5.物体受到两个方向相反的力的作用,两力F1和F2的大小分别为5N、10N.现保持F1不变,将F2从10N逐渐减小到0.在此过程中,它们的合力大小的变化情况是()A.逐渐变小B.逐渐变大C.先变小,后变大D.先变大,后变小6.有两个大小恒定的共点力,它们的合力大小F与两力之间夹角θ的关系如图所示,则这两个力的大小分别是()A.6N和3NB.9N和3NC.9N和6ND.12N和6N7.如图所示,A、B为同一水平线上的两个绕绳装置,转动A、B改变绳的长度,使光滑挂钩下的重物C缓慢下降.关于此过程绳上拉力大小的变化,下列说法中正确的是()A.不变B.逐渐减小C.逐渐增大D.可能不变,也可能增大8.轻杆的一端安装有一个小滑轮P,用手握住杆的另一端支持着悬挂重物的绳子,如图所示.现保持滑轮的位置不变,使杆向下转动一个角度到虚线位置,则下列关于杆对滑轮P的作用力的判断正确的是()A.变大B.不变C.变小D.无法确定9.若两个力F1、F2的夹角为α(90°<α<180°),且α保持不变,则()A.一个力增大,合力一定增大B.两个力都增大,合力一定增大C.两个力都增大,合力可能减小D.两个力都增大,合力可能不变10.一物体受到三个共点力的作用,这三个力的大小是2N、4N、5N,那么这个物体合力大小可能是()A.1NB.3NC.9ND.14N11.水平地面上放着一个箱子,当它受到一个水平向东的16N的拉力和一个水平向南12N的拉力作用时,这两个拉力的合力大小为多少?方向指向哪里?12.当颈椎肥大压迫神经时,需要用颈部牵拉器牵拉颈部,以缓解神经压迫症状.如图所示为颈部牵拉器牵拉颈椎肥大患者颈部的示意图.图中牵拉细绳为跨过3个小滑轮的同一根绳子,牵拉绳分别为水平、竖直方向,牵拉物P的质量一般为3kg,求牵拉器作用在患者头部的合力大小及方向.(g取9.8N/kg)参考答案自主探究1.效果合力分力2.平行四边形对角线平行四边形定则3.同一点同一点交于一点合作探究一、合力与分力1.相同的相互替代的2.两个分力的大小之和与它们的方向相同3.两个分力的大小之差的绝对值与较大的力的方向相同二、探究求合力的方法1.有向线段合力的大小和方向2.大小方向夹角三、平行四边形定则的应用1.不一定减小2.|F1-F2|≤F合≤F1+F2四、共点力1.作用于同一点或者力的延长线交于一点2.共点力课堂检测1.C解析:合力与分力是等效替代的关系,合力与分力不能同时存在,选项A错误;合力可以大于、小于或等于分力,选项B错误,选项C正确;如果两个分力方向相反,当一个分力变大时,合力可能变小,选项D错误.2.C解析:F1和F2两个力的合力范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,判断可知选项C正确.3.B解析:假设两个力分别为F1、F2,则同向时:F1+F2=a;反向时:F1-F2=b;当两力垂直时:F=.由联立可得F1=,F2=,解得F=.4.AC解析:由力的合成可知,两分力相等时,θ=120°,F合=F分=G,θ=0°,F分=F合=,故选项A、C正确,选项B错误;θ越大,在合力一定时,分力越大,故选项D错误.5.C解析:当5N<F2≤10N时,两个力的合力F=F2-F1,F2减小时,合力F减小;当0≤F2≤5N时,两个力的合力F=F1-F2,F2减小时,合力F增大.故两个力的合力是先变小,后变大.6.B解析:设两个力分别为F1、F2.由题图可知,F1-F2=6N,F1+F2=12N,解得F1=9N,F2=3N.7.B解析:在重物C缓慢下降的过程中,两绳上拉力的夹角逐渐减小,但两力的合力大小方向都不变,根据平行四边形定则可知,两绳上的拉力逐渐减小,故选项B 正确.8.B解析:以滑轮为研究对象,受到两部分绳子的拉力作用和杆的弹力作用,两拉力的大小均为mg,在杆向下转动一个角度到虚线位置时,杆对滑轮P的作用力与两拉力的合力等大反向,两拉力的合力不变,故杆对滑轮P的作用力不变,选项B正确.9.CD解析:参照图分析:保持F1和F2的夹角α不变,当F2增至F2'时,F1和F2的合力F变为F',由图象可直观看出F>F',即两分力中一个力增大,合力不一定增大.同理可分析出:两个力都增大,合力可能增大,可能减小,也可能不变,故选项C、D正确.10.ABC解析:三个力合力的最小值为零,最大值为11N,选项A、B、C正确.11.解析:因为该平行四边形为矩形,所以可用勾股定理计算出F的大小.F=N=20N如图所示,设合力F与向东的F1的夹角为θ,则有tanθ=所以得θ=37°即合力的方向为东偏南37°角.答案:20N东偏南37°角12.解析:细绳上的张力处处相等,竖直向上的力F1=2mg,水平向右的力F2=mg,F1与F2的夹角为90°,故F合==mg=65.7Ntanθ==2所以θ=arctan2.答案:65.7N与水平方向的夹角为arctan2。