2017-2018学年鲁科版必修1 第5章第1节 力的合成 学案(1)
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  矢量,长度、质量、时间是标量。

  3.平行四边形定则也适用于求多个力的合力

  如果两个以上的力作用在一个物体上,也可以应用平行四边形定则求出它们的合力:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。

  力的合成的平行四边形定则,只适用于共点力。

  拓展延伸 在求合力的时候,只要把表示原来两个力的矢量首尾相接,然后再从第一个力的始端向第二个力的末端画一个矢量,这个矢量就可以表示原来两个力的合力。如果物体受到两个力以上力的作用,仍然可以用同样的作图法,把表示所有力的矢量依次首尾相接,这样,从第一个力的始端向最后一个力的末端画出的矢量就是所有这些力的总合力。

  4.求合力的两种方法

  (1)作图法:要选择统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,用统一标度去度量作出的平行四边形的对角线,求出合力的大小,再量出对角线与某一分力的夹角,求出合力的方向。

  (2)计算法:作出力的合成的示意图,就将求解合力的物理问题翻译成数学的几何的问题了。我们可充分利用数学知识来解决该问题。例如平行四边形的对边平行且相等,菱形的对角线垂直且平分;又如三角形中的勾股定理,三角函数的定义,正弦定理,余弦定理等。

  误区警示 ①作用在不同物体上的两个力能进行力的合成吗?

  作用在不同物体上的力,由于它们只能对各自的物体产生力的作用效果而不能产生共同的作用效果,因此不可能用一个力的作用效果来代替它们分别产生的作用效果。所以,把作用在不同物体上的力来合成是没有物理意义的。只要作用在同一物体上的力,则可以不管其性质如何,都可以合成。

  ②当一个物体受到几个力的共同作用时,我们可以用一个合力来等效代替那几个分力,那么合力与分力是否是物体同时真正受到的力?

  不是。因为分力和合力的效果是相同的,考虑合力时不能考虑分力,考虑分力时不能考虑合力。

  拓展延伸 合力一定比分力大吗?

  我们可以由两个方面来解释:

  ①从平行四边形定则上考虑:在两个力F1和F2大小一定的情况下,改变F1和F2方向之间的夹角θ,当θ角减小时,其合力F逐渐增大,当θ=0°时,合力最大F=F1+F2,方向与F1和F2方向相同;当θ角增大时,其合力F逐渐减小,当θ=180°时,合力F最小,F=|F1-F2|,方向与较大的力的方向相同,即|F1-F2|≤F≤F1+F2。

  ②由力的平行四边形可以看出,合力F与两分力F1和F2组成一个封闭的三角形,合力F与两分力分别为此三角形的三边,因此,合力与分力的大小关系也就是三角形三边边长的关系:即合力的大小最大等于两分力大小之和(两分力方向一致),最小等于两分力大小之差(两分力方向相反),即|F1-F2|≤F≤F1+F2。

  由此可得结论:合力可以大于任一个分力,也可小于任一个分力,还可以等于任一个分力。

  

  问题·自主·探究

  问题1 如图5-1-4所示,一个大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起一桶水,请思考:

  (1)大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起一桶水,效果相同吗?