【www.guakaob.com--课件】
理解分力和合力以及力的合成和分解的概念下面是中国招生考试网http://www.chinazhaokao.com/小编今天为大家精心准备了力的合成与分解课件，希望对大家有所帮助!知识目标
1、掌握力的平行四边形法则;
2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力;会用三角形法则求解力的分解;
3、会用作图法求解合力和分力;并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。
教学设计过程：
一、复习提问：
1、什么是力?
2、力产生的效果跟哪些因素有关?
教师总结，并引出新课内容.
二、新课引入：
通过对初中学过的单个力产生的效果，与两个力共同作用的效果相同，引出共点力、合力和分力的概念，同时出示教学图片，如：两个人抬水、拉纤或拔河的图片.(图片可以参见多媒体素材中的图形图像)
提问1：已知同一直线上的两个力f1、f2的大小分别为50n、80n，如果两个力的方向相同，其合力大小是多少?合力的方向怎样?(教师讲解时注意强调：‘描述力的时候，要同时说明大小和方向，体现力的矢量性’)
提问2、进一步在问题1的基础上提问，若f1、f2的两个力的方向相反，其合力大小是多少?合力的方向怎样?
教师引导学生得到正确答案后，总结出“同一直线上二力合成”的规律：
物体受几个力共同作用，我们可以用一个力代替这几个力共同作用，其效果完全相同，这个力叫那几个力的合力.已知几个力，求它们的合力叫力的合成.
指明：
(1)、同一直线上，方向相同的两个力的合力大小等于这两个力大小之和，方向跟这两个力的方向相同.
(2)、同一直线上，方向相反的两个力的合力大小等于这两个力大小之差，合力的方向跟较大的力方向相同.
提问3、若两个力不在同一直线上时，其合力大小又是多少?合力的方向怎样?
教师出示投影和图片：两个学生抬水对比一个同学抬水，让学生考虑：一个力的效果与两个力的效果相同，考虑一下是否“合力总比分力大”?
教师可以通过平行四边形定则演示器演示力的合成与分解实验(演示实验可以参考多媒体素材中的视频文件);
演示1：将橡皮筋固定在a点，演示用两个力f1、f2拉动橡皮筋到o点，再演示用f力将橡皮筋拉到o点，对比两次演示结果，运用力的图示法将力的大小方向表示出来，为了让学生更好的获得和理解力的平行四边性法则，在实验前，教师可以设计f1、f2的大小为3n和4n，两个力的夹角为90度，这样物理计算比较简单，学生很容易会发现f1、f2和f的关系满足勾股定理，进而得到力的平行四边性定则，教师总结：两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，所夹的对角线就表示合力的大小和方向.
学生可以通过分组实验来验证力的平行四边性定则(可以参考多媒体资料中的视频试验),
试验器具：一块方木板，八开白纸两张，大头钉若干，弹簧秤两个，橡皮筋一个，细线若干，直尺两个，学生在教师的知道下，组装好试验设备，进行试验验证.
强调：需要记录的数据(弹簧秤的示数)和要作的标记(橡皮筋两次拉到的同一位置和两个分力的方向)
教师总结：经过人们多次的、精细的试验，最后确认，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，力和合成满足平行四边形法则.
让学生根据书中的提示自己推导出合力与分力之间的关系式.
力的分解是力的合成的逆运算，也遵循力的平行四边形定则.
教师讲解：力的分解是力的合成的逆过程，所以平行四边形法则同样适用于力的分解.如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形(如图).这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力，而不像力的合成那样，一对已知力的合成只有一个确定的结果.一个力究竟该怎样分解呢?(停顿)尽管力的分解没有确定的结果，但在解决具体的物理问题时，一般都按力的作用效果来分解.下面我们便来分析两个实例.
力的分解按照力的作用效果来分解.
例题1：放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力 的作用，该力与水平方向夹角为 ，这个力产生两个效果：水平向前拉物体，同时竖直向上提物体，，因此力 可以分解为沿水平方向的分力 、和沿着竖直方向的分力 ，力 和力 的大小为：
例题2：放在斜面上的物体，常把它所受的重力分解为平行于斜面的分量 和垂直于斜面的分量 (如图)， 使物体下滑(故有时称为“下滑力”)， 使物体压紧斜面.
力的分解练习(学生实验)：
(1)学生实验1：观察图示，分析f力的作用效果，学生可以利用手边的工具(橡皮筋、铅笔、细绳、橡皮、三角板)按图组装仪器、分组讨论力产生的效果，并作出 力(细绳对铅笔的拉力)的分解示意图.
实验过程：将橡皮筋套在中指上，将铅笔与橡皮筋连接，铅笔尖端卡在手心处，体会一下铅笔的重力产生的效果，在铅笔上挂接上橡皮，思考拉力 产生的效果?
教师总结并分析：图中重物拉铅笔的力 常被分解成 和 ， 压缩铅笔， 拉伸橡皮筋.
3.4力的合成和分解教学目标：1.理解合力、分力的概念，掌握矢量合成的平行四边形定则。2.能够运用平行四边形定则或力三角形定则解决力的合成与分解问题。3.进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能。教学重点：力的平行四边形定则教学难点：受力分析教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学
3.4 力的合成和分解
教学目标：
1.理解合力、分力的概念，掌握矢量合成的平行四边形定则。
2.能够运用平行四边形定则或力三角形定则解决力的合成与分解问题。
3.进一步熟悉受力分析的基本方法，培养学生处理力学问题的基本技能。
教学重点：力的平行四边形定则
教学难点：受力分析
教学方法：讲练结合，计算机辅助教学
教学过程：
一、标量和矢量
1.将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题的思想。
2.矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则：标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则。
矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)。平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。一个矢量(合矢量)的作用效果和另外几个矢量(分矢量)共同作用的效果相同，就可以用这一个矢量代替那几个矢量，也可以用那几个矢量代替这一个矢量，而不改变原来的作用效果。
3.同一直线上矢量的合成可转为代数法，即规定某一方向为正方向。与正方向相同的物理量用正号代入.相反的用负号代入，然后求代数和，最后结果的正、负体现了方向，但有些物理量虽也有正负之分，运算法则也一样.但不能认为是矢量，最后结果的正负也不表示方向如：功、重力势能、电势能、电势等。
二、力的合成与分解
力的合成与分解体现了用等效的方法研究物理问题。
合成与分解是为了研究问题的方便而引人的一种方法。用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩，即考虑合力则不能考虑分力，同理在力的分解时只考虑分力而不能同时考虑合力。
1.力的合成
(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则，它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。
(2)平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论：如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这n个力的合力为零。
(3)共点的两个力合力的大小范围是
|F1-F2| ≤ F合≤ F1+F2
(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零。
【例1】物体受到互相垂直的两个力F1、F2的作用，若两力大小分别为5 N、5 N，求这两个力的合力.
解析：根据平行四边形定则作出平行四边形，如图所示，由于F1、F2相互垂直，所以作出的平行四边形为矩形，对角线分成的两个三角形为直角三角形，由勾股定理得：
N=10 N
合力的方向与F1的夹角θ为：
θ=30°
2.力的分解
(1)力的分解遵循平行四边形法则，力的分解相当于已知对角线求邻边。
(2)两个力的合力惟一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解。
【例2】将一个力分解为两个互相垂直的力，有几种分法?
解析：有无数种分法，只要在表示这个力的有向线段的一段任意画一条直线，在有向线段的另一端向这条直线做垂线，就是一种方法。如图所示。
(3)几种有条件的力的分解
①已知两个分力的方向，求两个分力的大小时，有唯一解。
②已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向时，有唯一解。
③已知两个分力的大小，求两个分力的方向时，其分解不惟一。
④已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求这个分力的方向和另一个分力的大小时，其分解方法可能惟一，也可能不惟一。
(4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律：
①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时，另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。如图所示，F2的最小值为：F2min=F sinα
②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时，另一个分力F2取最小值的条件是：所求分力F2与合力F垂直，如图所示，F2的最小值为：F2min=F1sinα
③当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时，另一个分力F2取最小值的条件是：已知大小的分力F1与合力F同方向，F2的最小值为|F-F1|
(5)正交分解法：
把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。
用正交分解法求合力的步骤：
①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向
②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向
③求在x轴上的各分力的代数和Fx合和在y轴上的各分力的代数和Fy合
④求合力的大小
合力的方向：tanα= (α为合力F与x轴的夹角)
【例3】质量为m的木块在推力F作用下，在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为µ，那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个? A.µmg B.µ(mg+Fsinθ)
C.µ(mg+Fsinθ) D.Fcosθ
解析：木块匀速运动时受到四个力的作用：重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fµ.沿水平方向建立x轴，将F进行正交分解如图(这样建立坐标系只需分解F)，由于木块做匀速直线运动，所以，在x轴上，向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y轴上向上的力等于向下的力(竖直方向二力平衡).即
Fcosθ=Fµ ①
FN=mg+Fsinθ ②
又由于Fµ=µFN ③
∴Fµ=µ(mg+Fsinθ) 故B、D答案是正确的.
三、综合应用举例
【例4】水平横粱的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10 kg的重物，∠CBA=30°，如图甲所示，则滑轮受到绳子的作用力为(g=10m/s2)
A.50N B.50 N C.100N D.100 N
解析：取小滑轮作为研究对象，悬挂重物的绳中的弹力是T=mg=10×10N=100 N，故小滑轮受绳的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N，分析受力如图(乙)所示. ∠CBD=120°，∠CBF=∠DBF，∴∠CBF=60°，⊿CBF是等边三角形.故F=100 N。故选C。
【例5】已知质量为m、电荷为q的小球，在匀强电场中由静止释放后沿直线OP向斜下方运动(OP和竖直方向成θ角)，那么所加匀强电场的场强E的最小值是多少?
解析：根据题意，释放后小球所受合力的方向必为OP方向。用三角形定则从右图中不难看出：重力矢量OG的大小方向确定后，合力F的方向确定(为OP方向)，而电场力Eq的矢量起点必须在G点，终点必须在OP射线上。在图中画出一组可能的电场力，不难看出，只有当电场力方向与OP方向垂直时Eq才会最小，所以E也最小，有E =
【例6】 A的质量是m，A、B始终相对静止，共同沿水平面向右运动。当a1=0时和a2=0.75g时，B对A的作用力FB各多大?
解析：一定要审清题：B对A的作用力FB是B对A的支持力和摩擦力的合力。而A所受重力G=mg和FB的合力是F=ma。
当a1=0时，G与 FB二力平衡，所以FB大小为mg，方向竖直向上。
当a2=0.75g时，用平行四边形定则作图：先画出重力(包括大小和方向)，再画出A所受合力F的大小和方向，再根据平行四边形定则画出FB。由已知可得FB的大小FB=1.25mg，方向与竖直方向成37o角斜向右上方。
一、应用图解法分析动态问题
所谓图解法就是通过平行四边形的邻边和对角线长短的关系或变化情况，作一些较为复杂的定性分析，从图形上就可以看出结果，得出结论.
图1
例1 用细绳AO、BO悬挂一重物，BO水平，O为半圆形支架的圆心，悬点A和B在支架上.悬点A固定不动，将悬点B从图1所示位置逐渐移到C点的过程中，试分析OA绳和OB绳中的拉力变化情况.
[方法归纳]
解决动态问题的一般步骤：
(1)进行受力分析
对物体进行受力分析，一般情况下物体只受三个力：一个是恒力，大小方向均不变;另外两个是变力，一个是方向不变的力，另一个是方向改变的力.在这一步骤中要明确这些力.
(2)画三力平衡图
由三力平衡知识可知，其中两个变力的合力必与恒力等大反向，因此先画出与恒力等大反向的力，再以此力为对角线，以两变力为邻边作出平行四边形.若采用力的分解法，则是将恒力按其作用效果分解，作出平行四边形.
(3)分析变化情况
分析方向变化的力在哪个空间内变化，借助平行四边形定则，判断各力变化情况.
图2
变式训练1 如图2所示，一定质量的物块用两根轻绳悬在空中，其中绳OA固定不动，绳OB在竖直平面内由水平方向向上转动，则在绳OB由水平转至竖直的过程中，绳OB的张力的大小将( )
A.一直变大
B.一直变小
C.先变大后变小
D.先变小后变大
二、力的正交分解法
1.概念：将物体受到的所有力沿已选定的两个相互垂直的方向分解的方法，是处理相对复杂的多力的合成与分解的常用方法.
2.目的：将力的合成化简为同向、反向或垂直方向的分力，便于运用普通代数运算公式解决矢量的运算，“分解”的目的是为了更好地“合成”.
3.适用情况：适用于计算三个或三个以上力的合成.
图3
4.步骤
(1)建立坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上.
(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图3所示.
(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即：
Fx=F1x+F2x+…
Fy=F1y+F2y+…
(4)求共点力的合力：合力大小F=F2x+F2y，合力的方向与x轴的夹角为α，则tan α=FyFx，即α=arctan FyFx.
图4
例2 如图4所示，在同一平面内有三个共点力，它们之间的夹角都是120°，大小分别为F1=20 N，F2=30 N，F3=40 N，求这三个力的合力F.
图5
变式训练2 如图5所示，质量为m的木块在推力F的作用下，在水平地面上做匀速运动.已知木块与地面间的动摩擦因数为μ，那么木块受到的滑动摩擦力为( )
A.μmg
B.μ(mg+Fsin θ)
C.μ(mg-Fsin θ)
D.Fcos θ
三、力的分解的实际应用
图6
例3 压榨机结构如图6所示，B为固定铰链，A为活动铰链，若在A处施另一水平力F，轻质活塞C就以比F大得多的力压D，若BC间距为2L，AC水平距离为h，C与左壁接触处光滑，则D所受的压力为多大?
图7
例4 如图7所示，是木工用凿子工作时的截面示意图，三角形ABC为直角三角形，∠C=30°.用大小为F=100 N的力垂直作用于MN，MN与AB平行.忽略凿子的重力，求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大?
图8
变式训练3 光滑小球放在两板间，如图8所示，当OA板绕O点转动使 θ角变小时，两板对球的压力FA和FB的变化为( )
A.FA变大，FB不变
B.FA和FB都变大
C.FA变大，FB变小
D.FA变小，FB变大
例5 如图9所示，在C点系住一重物P，细绳两端A、B分别固定在墙上，使AC保持水平，BC与水平方向成30°角.已知细绳最大只能承受200 N的拉力，那么C点悬挂物体的重量最
多为多少，这时细绳的哪一段即将被拉断?
图9
参考答案
解题方法探究
例1 见解析
解析 在支架上选取三个点B1、B2、B3，当悬点B分别移动到B1、B2、B3各点时，AO、BO中的拉力分别为FTA1、FTA2、FTA3、和FTB1、FTB2、FTB3，从图中可以直观地看出，FTA逐渐变小，且方向不变;而FTB先变小，后变大，且方向不断改变;当FTB与FTA垂直时，FTB最小.
变式训练1 D
例2 F=103 N，方向与x轴负向的夹角为30°
解析 以O点为坐标原点，建立直角坐标系xOy，使Ox方向沿力F1的方向，则F2与y轴正向间夹角α=30°，F3与y轴负向夹角β=30°，如图甲所示.
先把这三个力分解到x轴和y轴上，再求它们在x轴、y轴上的分力之和.
Fx=F1x+F2x+F3x
=F1-F2sin α-F3sin β
=20 N-30sin 30° N-40sin 30° N=-15 N
Fy=F1y+F2y+F3y
=0+F2cos α-F3cos β
=30cos 30° N-40cos 30° N=-53 N
这样，原来的三个力就变成互相垂直的两个力，如图乙所示，最终的合力为：
F=F2x+F2y=-152+-532 N=103 N
设合力F与x轴负向的夹角为θ，则tan θ=FyFx=-53 N-15 N=33，所以θ=30°.
变式训练2 BD
例3 L2hF
解析 水平力F有沿AB和AC两个效果，作出力F的分解图如图甲所示，F′=h2+L22h•F，由于夹角θ很大，力F产生的沿AB、AC方向的效果力比力F大;而F′又产生两个作用效果，沿水平方向和竖直方向，如图乙所示.
甲 乙
Fy=Lh2+L2•F′=L2hF.
例4 1003 N 200 N
解析 弹力垂直于接触面，将力F按作用效果进行分解如图所示，由几何关系易得，推开AC面的力为F1=F/tan 30°=1003 N.
推开BC面的力为F2=F/sin 30°=200 N.
变式训练3 B [利用三力平衡判断如下图所示.
当θ角变小时，FA、FB分别变为FA′、FB′，都变大.]
例5 100 N BC段先断
解析 方法一 力的合成法
根据一个物体受三个力作用处于平衡状态，则三个力的任意两个力的合力大小等于第三个力大小，方向与第三个力方向相反，在图甲中可得出F1和F2的合力F合竖直向上，大小等于F，由三角函数关系可得出F合=F1sin 30°，F2=F1cos 30°，且F合=F=G.
甲
设F1达到最大值200 N，可得G=100 N，F2=173 N.
由此可看出BC绳的张力达到最大时，AC绳的张力还没有达到最大值，在该条件下，BC段绳子即将断裂.
设F2达到最大值200 N，可得G=115.5 N，F1=231 N>200 N.
由此可看出AC绳的张力达到最大时，BC绳的张力已经超过其最大能承受的力.在该条件下，BC段绳子早已断裂.
从以上分析可知，C点悬挂物体的重量最多为100 N，这时细绳的BC段即将被拉断.
乙
方法二 正交分解法
如图乙所示，将拉力F1按水平方向(x轴)和竖直方向(y轴)两个方向进行正交分解.由力的平衡条件可得F1sin 30°=F=G，F1cos 30°=F2.
F1>F2;绳BC先断， F1=200 N.
可得：F2=173 N，G=100 N.
上一篇：初中语文17课猫课件
下一篇：19航天飞机教学反思