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视频教学:
重点知识:
1.力量的综合
一种力(合力)形成的疗效与多种力(分力)共同作用形成的疗效相同,属于等效替代。 力的合成必须遵守对象的同一性和力的同时性。
(1)合力与分力:
如果一种力形成的疗效与几种力共同作用形成的疗效相同,则称该力为这些力的合力,这些力为该力的分力。
合力与分力之间的关系是一种等价替代关系,即如果将一个力分解为两个分力,在分析和估计中考虑这两个分力的作用,其作用和疗效不能考虑这种力量; 反之,如果考虑合力的疗效,则不能重复考虑各分力的疗效。
(2) 公共点力:
当几个力同时作用于一个物体时,如果这些力的作用线相交于一点,这些力就称为公共点力。
如图(a)所示物理力的正交分解法,一根金属棒被放置在一个光滑的半球形碗中。 杆件受重力和A、B两点的支撑力作用; N1作用线穿过球心,N2作用线与杆垂直。 ,这三个力的作用线必然会聚于一点,所以重力作用线G必然通过N1和N2的交点0; 图(b)是一个光滑的球挂在垂直的墙上,它受到三个力:重力、墙壁弹性和悬挂拉力,因为球是光滑的,它们的动作线必须通过球的中心。
(3)力的组合规律:
①平行四边形法则:求公共点力F1和F2的合力,可以将代表F1和F2的线段作为邻边组成一个平行四边形,其对角线代表合力的大小和方向,如图在图a中。
②三角法则:求F1和F2的合力,可以将代表F1和F2的有向线段首尾相连,从F1起点到F2终点的有向线段表示F1和F2的大小和方向合力F,如图b所示。
2.合力估算
(1) 合力的大小: 若两个共点力F1和F2的倾角为θ,根据正弦定律,合力的大小为:
.
合力范围为:|F1-F2|≤F≤F1+F2,
还可以看出,合力可以小于分力、大于分力或等于分力。 (合力与分力的关系是平行四边形对角线与邻边的关系;对角线可以小于邻边,也可以大于邻边,也可以是等于邻边;合力与分力的关系也可以看作是三角形三边的关系,任意两条边之和小于第三条边,任意两边之差两条边大于第三条边)
(3) 同一条直线上的矢量计算:当几个力在一条直线上时,先选择这条直线上的正方向,同一方向的力取正值,否则取负值,然后执行代数运算以找到合力。 此时“+”或“-”只代表方向,不代表大小。
(4) 同一根轻绳各处拉力相等。 已知当两个相等的力的倾斜角为120°时,合力等于两个分力。
3.力的分解
(1)分解某一种力量时,应根据这种力量所形成的实际疗效或根据问题的需要进行分解。
(2) 存在定解的条件:
① 给定合力和两个分力的方向,求两个分力的大小。 (只有一种解决方案)
②给定合力和一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向。 (有一套或两套解决方案)
③给定合力,一个分力F1的大小和另一个分力F2的方向,求F1的方向和F2的大小。 (有两个或唯一的解决方案)
(3)力的正交分解:将已知力在相互垂直的两个方向上分解的方法。 强力正交分解法可以求出几个已知公共点力的合力,可以将不同方向的矢量运算简化为同一条直线上的矢量运算。
力分解问题的关键是根据力的作用画出力的平行四边形,然后根据已知边和角的关系将其转化为求解的几何问题。
4.力量合成与分解的处理方法
①力图法:根据力图画一个平行四边形,然后测量对角线的长度,求出方向。
②代数估计法:用余弦或正弦定律求解三角形。
③ 正交分解法:将各个力沿相互垂直的方向分解,得到各个方向的合力,再进行合成。
④多边形法:依次将每个力的首尾相连,从第一个力的起点到最后一个力的终点的有向线段表示合力的大小和方向。
优秀讲义:
学习案例:
一、教学目标
【知识技能】
1. 能够通过实验探索求合力的方法——平行四边形法则;
2.等价代入的数学思想初步体会;
3.懂得运用图解法寻求协同。
【过程与方法】
通过探索求两个相互成角度的力的合力的过程,感受化学中常用的研究方法——等价代入法。
【情感心态与价值观】
感受逻辑思维与实验相结合的研究问题的方式,从而体验科学研究的乐趣。
2、教学难点
【钥匙】
力量的合成。
【困难】
了解和掌握等价代换法。
三、教学方法
讲授法、实验探究法、小组合作法
4. 教学过程
链接一:导出新课程
中学生观看短视频,让中学生亲身体验提水并分享心得。 引导中学生思考:比较两个人把水桶提的距离远一点省力还是靠在一起提水桶省力? 由此引出正题——力的合成。
第二场:新课讲座
(1)合力与分力
班主任问了三个问题:两种情境力的效果如何? 谁是联合部队? 从力的作用看合力与分力的关系?
中学生回答。
(2)力合成
班主任指导中学生阅读本书并回答以下问题:什么是合力? 有哪些共同点?
中学生回答。
班主任引导中学生推测F与F1、F2的关系,并设计实验验证猜测。
中学生答实验方案,即实验注意事项。
班主任对实验笔记进行总结补充。
班主任放映中学生的实验数据,引导中学生以力F1、F2为邻边做平行四边形,画出其对角线F'物理力的正交分解法,看力F、F'是否重合。
班主任:从画的图可以得出什么推论?
中学生回答:F和F'重合。 合力 F 可以用 F1 和 F2 的代数和表示。
班主任指出了平行四边形定则的内容。
(3)合力大小与分力大小的关系
班主任通过PPT演示了当分力F1和F2一定,倾角θ在0°和180°之间变化时,合力F的变化。
中学生总结,班主任总结并补充:同向同向合力F的取值范围|F1-F2|≤F≤F1+F2。
第三部分:巩固总结
班主任让中学生复习学习内容。
第四步:工作设计
1.梳理本课知识点,课后习题1、3、4、5。
2、思考力的合成在生活中的应用。
5.黑板设计
力量的综合
1、合力与分力疗效:等效替代
2. 两个相互成角度的力的组合:平行四边形规则
3、合力与分力的关系:|F1-F2|≤F≤F1+F2
实践:
1、同方向的两个力在同一条直线上的合力等于这两个力的大小之和,方向与两个力的方向相同,即F=+;
2、同一条直线上两个方向相反的力的合力等于这两个力的差值,方向与较大的力的方向相同,即F=-(>)
3、对于方向相互倾斜的两个力F1和F2,合力的取值范围为:
例1 在平坦的地面上,人以20N的力沿水平方向推动一辆卡车,并以匀速向北行驶,则卡车受到的阻力为
N,方向。 (可选的“西”或“东”)
【答案】20N; 东方
方式一:用钢丝绳绑一个500N的物体。 当钢丝绳以匀速向上拉时,物体所受拉力为 ;当物体以2m/s匀速下滑时,物体所受拉力为 。
【答】500; 500; 500
方式二:一辆满载货物的车辆总质量为5×103kg,在直线道路上水平向北行驶,车辆牵引力为8×103N,车辆遇到的阻力为0.1倍车辆的总重力,则 车辆在水平方向的合力为,方向为 。 (g取10N/kg)
【答】3000; 西方
例2 如图,一个铁块放在水平的桌子上,在水平方向上受到三个力,即F1和F2,但三个力的合力为零,其中F1= 10N,F2=2N,如果去掉F1的力,铁块在水平方向上的合力是多少?
【回答】0
变式1:已知两个力F1和F2的合力为12N,方向为正南,其中一个力为15N,方向为正北,则另一个力的大小和方向F2 是 ()
A。 27N,向南 B. 27N,向西行驶 C. 3N,向南行驶 D. 3N,向西行驶
【答案】A
变型二: 如图所示,一个铁块放在水平的桌子上,在水平方向上受到三个力,分别是F1、F2和摩擦力,铁块处于静止状态。 其中,F1=10N,F2=4N。 下列说法不正确的是( )
A。 若去掉力F1,铁块在水平方向上的合力可能为2N
B. 如果去掉力F1,铁块在水平方向上的合力可能为0
C。 若去掉力F2,铁块在水平方向上的合力可能为2N
D. 如果去掉力F2,铁块在水平方向上的合力可能为0
【答案】A
变化三:师傅用80N的水平推力推动卡车沿水平方向匀速前进。 突然,他发现前方不远处有一位祖母。 为防止追尾,他立即用200N的横向力向后拉车。 当小车仍然水平向前运动时,作用在小车上的合力为( )
A。 280NB。 200 数控。 120ND。 80N
【答案】A
例3 为研究同一线同向两种力共同作用的疗效,小亮将橡皮筋上端固定在P点,将橡皮筋右端拉至O点通过带有弹簧测力计的细线。 如图(a)所示,他接着用两个弹簧测力计将橡皮筋的右端拉向同一方向指向O,如图(b)和(c)所示。
①图a中弹簧测力计的刻度值为N,指针所指的示值为N。
②实验过程中,小亮的朋友每次都将橡皮筋的右端拉到O点。 这样做的目的是____。
③观察比较图(a)和(b)[或图(a)和(c)],可以初步推断:。
【答案】 14、力的作用是一样的。 在线上仍具有相同方向的两种力量的联合作用的疗效可以用一种力量代替。 在同一个方向。
变化:小明和小钟要拉开一根松紧绳,这样松紧绳两端的拉环就可以放在相隔一定距离的两根木柱上,用来晾衣服。 有两种方式:一种是按照图A的方式来做; 另一种是按图B的方式来做。关于这两种方式,下列说法正确的是:( )
A.图A中的每个人比图B中的每个人使用的力都小
B.图B中的每个人比图A中的每个人施加的力都小
C.图A中每个人所施加的力与图B中每个人所施加的力相同
D. 条件不充分导致难以比较图A中每个人所施加的力与图B中每个人所施加的力
【答案】B
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