《初中物理《力的合成》课件》

初中物理《力的合成》课程目标理解力的合成的概念1掌握力的合成的定义、意义，了解力的合成与分力的关系，为后续学习打下理论基础掌握同向、反向力的合成方法2学会计算同向、反向力的合力大小及方向，能够解决简单的实际问题，提升应用能力了解平行力、垂直力的合成3掌握平行力、垂直力的合成方法，了解矢量图示法，能够运用平行四边形法则和三角形法则进行力的合成，提升解题技巧理解力的分解的概念引入生活实例拔河比赛拔河比赛的物理原理合力与胜负的关系拔河比赛中的影响因素拔河比赛是力的合成的典型例子两当一队的拉力大于另一队的拉力时，除了拉力的大小，队员们的站位、身队队员分别施加力，绳子受到的合力绳子受到的合力指向拉力较大的一方体倾斜角度、地面的摩擦力等因素也决定了比赛的胜负力的大小、方向，该队获胜如果两队拉力相等，则会影响比赛结果这些因素都会影响共同决定了合力的效果绳子静止，比赛呈僵持状态合力的大小和方向什么是力的合成力的合成的定义分力与合力力的合成是指求几个力共同几个力称为分力，合成后的作用在一个物体上产生的总力称为合力合力可以替代效果的过程合力是几个力几个分力，使物体产生相同的等效替代，其作用效果与的运动状态变化，体现了力几个力共同作用的效果相同的等效性力的合成的原则力的合成遵循平行四边形法则或三角形法则合力的大小和方向与分力的大小和方向有关不同方向的力合成时，合力的大小可能大于、小于或等于分力的大小力的合成的定义分力合力力的合成力的合成的应用作用在物体上的各个力，称为由几个分力共同作用产生的总求几个力的合力的过程叫做力力的合成在工程、建筑、运动分力分力是组成合力的各个效果，可以用一个力来代替，的合成力的合成是物理学中等领域有广泛应用，例如桥梁独立的作用力这个力就叫做这几个力的合力的基本概念，是研究物体受力设计、飞机飞行、运动员训练情况的重要手段等理解和掌握力的合成是解决实际问题的关键力的合成的意义简化受力分析预测物体运动优化工程设计可以将多个力等效为通过计算合力，可以在工程设计中，可以一个力，简化受力分预测物体在多个力共通过力的合成来优化析，方便研究物体的同作用下的运动状态结构设计，提高结构运动状态，例如速度、加速度的稳定性和安全性，等降低成本两个力的合成方法确定分力的大小和方向1首先要明确每个分力的大小和方向，这是进行力的合成的基础根据力的方向关系选择合成方法2如果两个力方向相同或相反，可以直接进行加减运算；如果两个力方向垂直或成一定角度，需要使用平行四边形法则或三角形法则计算合力的大小和方向3根据选择的合成方法，计算合力的大小和方向合力的大小和方向是力的合成的结果，也是分析物体受力情况的关键用矢量图表示合力4可以用矢量图清晰地表示分力和合力的大小和方向，直观地理解力的合成过程同向力的合成定义特点应用当两个或多个力方向相同时，它们的同向力的合成是最简单的力的合成方同向力的合成在生活中有很多应用，合力方向与分力方向相同，合力大小式合力的大小总是大于或等于任何例如多人合力推车、双引擎飞机等等于各分力大小之和这种合成方式一个分力的大小同向力的合成可以这些例子都体现了同向力合成可以增称为同向力的合成有效地增强力的作用效果强力量的作用效果同向力合成示例一两人推车场景描述力的分析12两人同时推一辆汽车，两假设A施加的力为F1，B施人施加的力方向相同，都加的力为F2，那么合力F=是沿着汽车前进的方向F1+F2合力方向与F

1、F2方向相同，即沿汽车前进的方向实际应用3两人合力推车比一个人推车更容易推动，因为合力增大了，克服了汽车的阻力同向力合成示例二双引擎飞机场景描述力的分析双引擎飞机在飞行时，两个引假设一个引擎的推力为F1，另擎同时提供推力，推力方向相一个引擎的推力为F2，那么合同，都是沿着飞机前进的方向力F=F1+F2合力方向与F

1、F2方向相同，即沿飞机前进的方向实际应用双引擎飞机比单引擎飞机具有更大的推力，可以更快地加速，更安全地飞行双引擎飞机通常用于大型客机和军用飞机，以提高飞行性能和安全性同向力合成的计算公式公式方向示例F=F1+F2+...+Fn，合力方向与各分力方如果两个力F1=10N其中F表示合力，F1向相同，F2=15N，方向相、F

2、...、Fn表示各同，则合力F=10N+个分力15N=25N，方向与F

1、F2方向相同同向力合成练习题1题目分析解答两个人同时向东拉一辆车，一个人拉两个力方向相同，可以直接相加合力F=20N+30N=50N，方向向东力为20N，另一个人拉力为30N，求合力的大小和方向同向力合成练习题2分析2三个力方向相同，可以直接相加题目三个小朋友同时推一辆小车，每个1人推力都是5N，求合力的大小和方向解答合力F=5N+5N+5N=15N，方向与3三个小朋友的推力方向相同反向力的合成定义特点应用当两个或多个力方向相反时，它们的反向力的合成中，合力的大小总是小反向力的合成在生活中有很多应用，合力方向与较大分力方向相同，合力于或等于较大分力的大小，可能等于例如拔河比赛、刹车等这些例子都大小等于各分力大小之差这种合成零反向力的合成可以有效地抵消力体现了反向力合成可以抵消力量的作方式称为反向力的合成的作用效果用效果反向力合成示例一拔河场景描述力的分析12两队队员进行拔河比赛，假设A队的拉力为F1，B队两队施加的力方向相反，的拉力为F2，如果F1F2都是沿着绳子方向，但方，那么合力F=F1-F2，方向相反向与F1方向相同，即A队获胜实际应用3拔河比赛中，拉力大的一队获胜，因为合力指向该队，绳子会向该队移动反向力合成示例二推墙场景描述力的分析一个人用力推墙，墙对人也假设人对墙的推力为F1，墙有一个反作用力，这两个力对人的反作用力为F2，根据方向相反牛顿第三定律，F1=F2，方向相反，所以合力F=F1-F2=0实际应用由于合力为零，所以墙和人都保持静止状态这个例子说明了反向力合成可以使物体保持平衡状态反向力合成的计算公式公式方向示例F=|F1-F2|，其中F合力方向与较大分力如果两个力F1=20N表示合力，F

1、F2表方向相同，F2=15N，方向相示两个分力，||表示反，则合力F=|20N-绝对值15N|=5N，方向与F1方向相同反向力合成练习题1题目分析解答两个人同时拉一辆车，一个人向东拉两个力方向相反，可以直接相减合力F=|30N-20N|=10N，方向向东力为30N，另一个人向西拉力为20N，求合力的大小和方向反向力合成练习题2分析2两个力方向相反，可以直接相减题目两个人同时推一扇门，一个人向里1推力为15N，另一个人向外拉力为解答10N，求合力的大小和方向合力F=|15N-10N|=5N，方向向里3力的平衡概念定义特点应用当物体受到两个或多个力的作用，且平衡状态下，物体所受的合力为零，力的平衡在生活和工程中有广泛应用合力为零时，物体处于平衡状态平意味着物体没有加速度，运动状态保，例如桥梁、建筑物等这些结构的衡状态包括静止状态和匀速直线运动持不变平衡状态是物体运动状态的设计都必须保证在各种受力情况下保状态一种特殊情况持平衡状态，以确保安全力的平衡条件合力为零二力平衡12物体所受的所有力的合力如果物体只受到两个力的必须为零这是物体处于作用，那么这两个力必须平衡状态的必要条件大小相等、方向相反、作用在同一直线上只有满足这些条件，物体才能处于平衡状态三力平衡3如果物体受到三个力的作用而处于平衡状态，那么这三个力可以构成一个封闭的三角形这个三角形可以是力的矢量图，也可以是力的平行四边形平衡力示例秋千场景描述力的分析实际应用当秋千静止在最低点时，秋千受到重力方向竖直向下，绳子的拉力方秋千在静止时处于平衡状态，当受重力和绳子的拉力作用向竖直向上，大小等于重力这两到外力作用时，秋千会摆动起来个力大小相等、方向相反、作用在当秋千摆动到最高点时，会再次出同一直线上，所以秋千处于平衡状现力的平衡，但此时的平衡是瞬时态的平行力的合成同向平行力反向平行力合力大小等于各分力大小之和，合力大小等于各分力大小之差，方向与分力方向相同，作用点在方向与较大分力方向相同，作用两个力之间，且离较大力较近点在两个力连线的延长线上，且离较大力较近平行力合成示例搬运木板场景描述两个人抬一根木板，每个人施加的力是竖直向上的，这两个力是平行力力的分析假设A施加的力为F1，B施加的力为F2，木板的重力为G，则F1+F2=GA、B两人需要共同承担木板的重力实际应用如果A、B两人站在木板的中间，则F1=F2=G/2如果A、B两人站在木板的两端，则F1和F2的大小与木板的重心位置有关平行力的计算方法同向平行力反向平行力F=F1+F2，F1*L1=F2*L2，其中F=|F1-F2|，F1*L1=F2*L2，其中1F表示合力，F

1、F2表示两个分力F表示合力，F

1、F2表示两个分力2，L

1、L2表示两个分力到作用点的，L

1、L2表示两个分力到作用点的距离距离探究实验平行力的合成实验目的实验原理探究同向平行力和反向平行力的合成规律，验证平行力合利用力的平衡条件，通过测量分力的大小和作用点的位置成的计算公式，计算合力的大小和作用点的位置，与实际测量值进行比较，验证平行力合成的计算公式实验器材介绍木板弹簧测力计砝码123用于放置砝码和弹簧测力计用于测量力的大小用于提供力的大小刻度尺细线45用于测量距离用于连接砝码和弹簧测力计实验步骤说明同向平行力合成将两个弹簧测力计和砝码固定在木板上，测量两个分力的大小和作用点的位置，计算合力的大小和作用点的位置，与实际测量值进行比较反向平行力合成将一个弹簧测力计和砝码固定在木板上，另一个弹簧测力计向反方向拉，测量两个分力的大小和作用点的位置，计算合力的大小和作用点的位置，与实际测量值进行比较实验数据记录实验次数分力1N分力2N分力1作用点分力2作用合力N合力作用点cm点cm cm12310205162341525721实验结果分析理论值与实验值误差分析实验结论比较理论计算的合力大小和作用点位分析实验误差的来源，例如弹簧测力总结实验结果，验证平行力合成的计置与实验测量值，分析误差原因计的精度、测量距离的误差等算公式，得出实验结论垂直力的合成定义特点当两个力方向垂直时，它们的合力大小和方向可以用平行垂直力的合成中，合力的大小可以用勾股定理计算合力四边形法则或三角形法则计算这种合成方式称为垂直力的方向可以用三角函数计算垂直力的合成是物理学中常的合成见的力的合成方式垂直力合成示例物体受重力场景描述1一个物体静止在水平地面上，物体受到重力和地面的支持力作用这两个力方向垂直力的分析2假设重力为G，支持力为N，由于物体静止，所以G=N，方向相反合力为零，物体处于平衡状态垂直力的计算方法合力大小F=√F1^2+F2^2，其中F表示合力，F

1、F2表示两个分力合力方向tanθ=F2/F1，其中θ表示合力与F1的夹角探究实验垂直力的合成实验器材弹簧测力计、细线、橡皮筋、白纸、木板、三角板、刻度尺实验步骤用两个弹簧测力计拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到某一位置，记录两个弹簧测力计的读数和方向用一个弹簧测力计拉橡皮筋，使橡皮筋伸长到相同的位置，记录弹簧测力计的读数和方向比较两个实验结果，验证垂直力的合成规律矢量图示法定义特点用带箭头的线段表示力的大小和方1矢量图示法可以直观地表示力的大向的方法线段的长度表示力的大小和方向，方便进行力的合成和分2小，箭头的方向表示力的方向解平行四边形法则作图计算以表示两个分力的线段为邻边作平行四边形，这个平行四可以使用勾股定理、三角函数等数学方法计算合力的大小边形的对角线就表示合力的大小和方向和方向三角形法则作图计算12将表示一个分力的线段的末端与表示另一个分力的可以使用正弦定理、余弦定理等数学方法计算合力线段的始端连接，由第一个分力的始端指向第二个的大小和方向分力的末端的线段就表示合力的大小和方向力的分解概念定义将一个力分解为几个分力的过程叫做力的分解力的分解是力的合成的逆过程原则力的分解遵循平行四边形法则或三角形法则分力的方向可以根据实际需要确定力的分解应用场景斜面上的物体起重机吊起物体风力帆船将重力分解为沿斜面向下的分力和将绳子的拉力分解为水平方向的分将风力分解为使船前进的分力和使垂直于斜面的分力力和竖直方向的分力船倾斜的分力力的分解计算方法确定分力方向计算分力大小1根据实际问题确定分力的方向使用三角函数计算分力的大小2斜面上的力的分解重力分解应用将重力分解为沿斜面向下的分力Gx和垂直于斜面的分力Gy Gx是使物体沿斜面向下运动的力，Gy是物体对斜面的压力Gx=Gsinθ，Gy=Gcosθ，其中θ为斜面的倾角通过分析Gx和Gy，可以研究物体在斜面上的运动规律实际应用滑雪力的分析影响因素12滑雪者在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力作用滑雪者下滑的速度与斜坡的倾角、自身的重力、雪重力可以分解为沿斜面向下的分力和垂直于斜面的面的摩擦力等因素有关通过控制这些因素，滑雪分力者可以控制下滑的速度和方向实际应用起重机力的分析起重机吊起物体时，钢索的拉力可以分解为水平方向的分力和竖直方向的分力竖直方向的分力需要克服物体的重力，水平方向的分力需要保持平衡安全因素起重机在吊起物体时，需要保证钢索的拉力足够大，以克服物体的重力同时，需要保证起重机的稳定性，防止倾倒实际应用风力帆船力的分析航行控制风力帆船在航行时，受到风力、通过调整帆的角度，可以改变风水阻力、重力、浮力等作用风力的方向，从而控制帆船的航行力可以分解为使船前进的分力和方向帆船的航行需要依靠力的使船倾斜的分力平衡和分解来实现生活中的力的合成例子多人搬运重物1多人合力搬运重物，合力等于各人施加的力之和汽车行驶2汽车的牵引力克服摩擦力，使汽车前进自行车行驶3人对自行车的蹬力通过链条传递到后轮，使自行车前进运动中的力的合成足球运动篮球运动运动员踢足球时，需要掌握踢球的力量和方向，使足球按运动员投篮时，需要掌握投篮的力量和角度，使篮球准确照预定的轨迹飞行足球在空中飞行时，受到重力和空气地попадатьvào籃筐篮球在空中飞行时，受到重力和空阻力作用这两个力的合力决定了足球的运动轨迹气阻力作用这两个力的合力决定了篮球的运动轨迹建筑中的力的合成桥梁设计建筑物设计12桥梁需要承受车辆的重力、风力等作用工程师需建筑物需要承受自身的重力、风力、地震力等作用要计算这些力的合力，设计合理的桥梁结构，保证建筑师需要计算这些力的合力，设计合理的建筑桥梁的稳定性和安全性物结构，保证建筑物的稳定性和安全性工程中的力的合成机械设计机械零件需要承受各种力的作用工程师需要计算这些力的合力，设计合理的零件结构，保证零件的强度和刚度航空航天飞机和航天器需要承受气动力、重力、推力等作用工程师需要计算这些力的合力，设计合理的飞行器结构，保证飞行器的稳定性和安全性课堂练习题1题目答案一个物体受到两个力的作用，大合力大小为7N，方向与两个力方小分别为3N和4N，方向相同，求向相同合力的大小和方向课堂练习题2题目一个物体受到两个力的作用，大小分别为5N和8N，方向相反，求合力的大小和方向答案合力大小为3N，方向与8N的力方向相同课堂练习题3题目答案一个物体受到两个力的作用，大小1合力大小为10√2N，方向与两个力均为10N，方向垂直，求合力的大2的夹角均为45度小和方向课堂练习题4题目答案一个物体静止在水平地面上，受到重力10N，求地面对物支持力大小为10N，方向竖直向上体的支持力的大小和方向课堂练习题5题目1一个物体沿斜面匀速下滑，受到重力、支持力和摩擦力作用，求摩擦力的大小和方向答案2摩擦力大小等于重力沿斜面向下的分力，方向沿斜面向上知识点总结力的合成求几个力共同作用在一个物体上产生的总效果的过程同向力合力大小等于各分力大小之和，方向与分力方向相同反向力合力大小等于各分力大小之差，方向与较大分力方向相同垂直力合力大小用勾股定理计算，方向用三角函数计算重点内容回顾力的合成原则计算公式矢量图示法平行四边形法则或三同向力、反向力、垂用带箭头的线段表示角形法则直力的计算公式力的大小和方向常见错误分析忘记考虑方向混淆力的合成与分解不正确使用计算公式力的合成需要考虑方向，不能简单力的合成是求合力，力的分解是求要根据力的方向关系选择正确的计地将力的大小相加减分力算公式解题技巧指导画出受力图明确受力物体用矢量图表示力的大小和方向确定研究对象，分析物体受到哪些21力的作用选择合适的合成方法根据力的方向关系选择合适的合成方法3求解方程5列出方程解方程，求出未知量根据力的平衡条件或牛顿定律列出4方程课后作业布置复习本节课知识点完成课后练习题预习下一节课内容巩固力的合成的概念、方法和应用练习力的合成的计算方法，提高解题了解力的分解的概念和方法能力拓展思考题如何利用力的合成来提高效率？力的分解在生活中还有哪些应用？12例如，如何设计滑轮组才能更省力？例如，自行车的变速器是如何利用力的分解来实现变速的？本节课小结重点回顾课后延伸力的合成是物理学中的重要概念，掌握力的合成的方希望同学们在课后多思考、多练习，将所学知识应用法和应用，可以更好地理解物体的运动规律到实际生活中，提高解决问题的能力。