第三章　4　第1课时　合力与分力　实验：探究两个互成角度的力的合成规律.docxVIP

4力的合成和分解

第1课时合力与分力实验：探究两个互成角度的力的合成规律

[学习目标]1.知道共点力的概念，利用等效替代的思想理解合力和分力的关系(重点)。2.探究两个互成角度的力合成时遵循的规律，会根据平行四边形定则用作图法求合力(重难点)。

一、合力与分力

某班师生在植树节给树浇水，如图所示，老师一人提着一桶水到现场，放下桶，然后小娟、小明共同提起该桶，准备给树浇水，老师的拉力为F，小娟、小明作用在桶上的力分别为F1、F2。

(1)F与F1、F2共同作用的效果相同吗？

(2)判断力F、F1、F2中哪些是分力，哪些是合力。

答案(1)相同(2)F为F1和F2的合力，F1、F2为F的分力。

1.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一点，这几个力叫作共点力。

2.合力和分力

假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力，这几个力叫作那个力的分力。

3.合力与分力的关系

合力与分力之间是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同。

4.力的合成和分解

在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成，把求一个力的分力的过程叫作力的分解。

(1)合力与分力都是客观存在的力。(×)

(2)合力F一定与其分力的作用效果相同。(√)

(3)合力与分力同时作用于物体上。(×)

(4)两分力一定是同一物体受到的力。(√)

二、探究两个互成角度的力的合成规律

1.实验原理

如图所示，分别用一个力F、互成角度的两个力F1、F2，使同一条一端固定的橡皮条伸长到同一点O，即伸长量相同，根据合力的定义，F为F1和F2的合力，作出力F及F1、F2的图示，分析F、F1和F2的关系。

2.实验器材

方木板，白纸，弹簧测力计(两个)，橡皮条，小圆环，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉(若干)，铅笔。

3.实验步骤

(1)装置安装：在方木板上用图钉固定一张白纸，如图甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的原长为GE。

(2)两力拉：如图乙，在小圆环上系上两个细绳套，用手通过两个弹簧测力计互成角度地共同拉动小圆环，小圆环处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。用铅笔描下O点位置、细绳套的方向，并记录两弹簧测力计的示数F1、F2。

(3)一力拉：如图丙，改用一个弹簧测力计单独拉住小圆环，仍使它处于O点，记下细绳套的方向和弹簧测力计的示数F。

(4)重复实验：改变拉力F1和F2的大小和方向，重复做几次实验。

例1(2024·凉山州高一期末)在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，实验器材有：木板、白纸、图钉、橡皮筋、细绳套、弹簧测力计和直尺。

(1)如图甲，实验时将橡皮筋的一端用图钉固定在木板上的A位置，用两个弹簧测力计钩住两细绳套，将橡皮筋与细绳的结点拉到某一位置，标记为O点，以下操作错误的是。?

A.实验前应检查弹簧测力计指针是否指在零刻度线上，若不在，则应调零

B.弹簧测力计、细绳、橡皮筋都应与木板平面平行

C.两个弹簧测力计之间夹角必须取90°

D.用一个弹簧测力计拉细绳时，必须将橡皮筋与细绳的结点拉到O点

(2)本实验采用的物理研究方法是。?

A.控制变量法 B.等效替代法

C.理想实验法 D.图像法

(3)某次实验中，弹簧测力计B的读数为F1，弹簧测力计C的读数为F2，并已在方格纸上作出。如图乙，方格每边的长度表示1.0N，O是橡皮筋的一个端点，则它们的合力为N(结果保留两位有效数字)。?

(4)图丙是在白纸上根据此次实验结果画出的图，图中的F与F两力中，一定沿AO方向的是(选填“F”或“F”)。?

答案(1)C(2)B(3)6.0(4)F

解析(1)按照实验要求，实验前应检查弹簧测力计指针是否指在零刻度线上，若不在，则应调零，故A正确；

在实验过程中，要注意使弹簧测力计、细绳、橡皮筋都要与木板平面平行，故B正确；

为了减小实验的误差，两分力的夹角不能太大，也不能太小，但不一定取90°，故C错误；

要保证两个弹簧测力计的拉力与一个弹簧测力计的拉力效果相同，橡皮筋要沿相同方向伸长相同的长度，则必须将橡皮筋与细绳的结点拉到O点，故D正确。

(2)合力与分力是等效替代的关系，所以本实验采用的物理研究方法是等效替代法，故选B。

(3)根据题意作出如图所示的平行四边形，可知它们的合力为6.0N。

(4)F是通过作图的方法得到合力的理论值，而F是通过一个弹簧测力计沿AO方向拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到O点，使得一个弹簧测力计的拉力与两个弹簧测力计的拉力效果相同，测量出的合力。故一定沿AO方向的是F。

三、平行四边形定则

两个力合成时，如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之