高一物理力的合成问题探究粤教版知识精讲.docVIP

高一物理力的合成问题探究粤教版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 力的合成问题探究 二. 学习目标： 　1、掌握合力和分力的关系。 2、重点掌握在不同的物理情景中求解合力的一般方法。 3、掌握力的合成问题中与图形、极值相联系问题的处理方法。 高考地位：二力合成问题是高中力学内容的基础，是处理和解决高中力学问题的重要工具，从近几年的高考出题的形式上来看，可以单独考查知识点，通常是采用数形结合的方法，体现对平行四边形三角形中的边、角、最大值最小值的分析，同时更多的题目则体现了与物体的平衡问题、牛顿第二定律的应用问题、动量能量、场类问题的综合考查，如2005年江苏卷第17题、2004年广东卷第7题、2003年全国卷第15题都突出了对于该类问题的考查。 三. 重难点解析： 1. 合力与分力的概念 一个力（F），如果它产生的效果跟两个力（F1、F2）共同产生的效果相同，这个力（F）就叫做那两个力（F1、F2）的合力，则F1、F2就叫F的两个分力。 合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系。一个力可以有多个分力，即一个力的作用效果可以与多个力的作用效果相同，反过来想，多个力的作用效果可由一个力替代。 2. 力的合成 求几个已知力的合力叫力的合成。力的合成就是找一个力去替代几个已知的力，而不改变其作用效果。 3. 共点力 几个力如果都作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点，这几个力叫做共点力。 4. 共点力的合成法则——平行四边形定则 （1）力的合成法则：以表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两边夹角的对角线大小和方向就表示合力的大小和方向。如图甲所示。力的平行四边形定则，也可以用力的矢量三角形表示，图甲可用图乙的力的三角形法表示，即将待合成的力，按原来力的方向“首”“尾”相接，合力即起于一个力的“首”，止于另一个力的“尾”的有向线段。力的多边形法则：若是物体受到的几个力的合力为零，那么这几个力按照力的图示首尾相接，可以组成一个封闭的矢量多边形。 如三个共点力，若是合力为零，则组成如图所示的一个封闭的矢量三角形。 （2）实际问题中求合力有两种方法： ①图解法——从力的作用点起，依两个分力的作用方向按同一标度作出两个分力F1、F2，并构成一个平行四边形，这个平行四边形的对角线的长度按同样比例表示合力的大小，对角线的方向就是合力的方向，通常可用量角器直接量出合力F与某一个力（如F1）的夹角，如图所示。 ②计算法——从力的作用点按照分力的作用方向画出力的平行四边形后，算出对角线所表示的合力的大小。 5. 矢量和标量 既要由大小、又要由方向来确定的物理量叫矢量，其合成方法遵循平行四边形定则。只有大小没有方向的物理量叫标量，其合成用代数求和法。力是矢量，以前学过的速度也是矢量，而温度、质量等则是标量。 6. 应注意的两个问题 （1）共点力的合成必须遵循同物性和同时性。“同物性”指待合成的诸力是作用在同一物体上的力。“同时性”指待合成的诸力是同时出现的力。 （2）判断合力的最小值的一条有用法则：共点的三个力，如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力，那么这三个共点力的合力可能等于零。 7. 力F1和F2的合力F的大小和方向，随F1和F2之间的夹角的变化而变化 （1）当，即F1和F2同向，此时合力最大，，方向与两个力的方向相同。 （2）当时，即F1和F2的方向相反，此时的合力最小，，方向跟两个力中较大的那个力的方向相同。 （3）当时，即F1和F2互相垂直，如图所示，由直角三角形的知识得合力，。 （4）当夹角等于其余任意角度时，根据余弦定理，合力，如图所示，也可以使用力的图示法，分别以同一标度作出F1，F2的图示，应用平行四边形定则求合力的大小。 （5）由上（1）（2）知，F1和F2的合力最大值，最小值，合力F的取值范围，在保证F1和F2大小不变的情况下，随着角的增大，F越来越小。 8. 力的合成的几种特殊情况： （1）夹角为、两个等大的力的合成，如图所示，作出的平行四边形为菱形，利用其对角线互相垂直的特点可得直角三角形，解直角三角形求得合力，合力F’与每一个分力的夹角等于。 （2）夹角为120°两个等大的力的合成，如图所示，实际是（2）的特殊情况：，即合力大小等于分力。实际上对角线把画出的菱形分为两个等边三角形，所以合力与分力等大。 （3）三个力的合成极值问题。 当三个没有限定方向关系的力合成时，我们可以先求出任两个力的合力的取值范围。然后与第三个力的大小进行比较。通过推理即可求解了。即当两个力合成后，第三个力相当于和一个没有确定大小和方向的力的合成，其最小值就可能为零了。 【典型例题】 问题1、合力与分力的关系问题