八年级物理——力的合成和分解

4.1怎样求合力学案学习目标:1．能从力的作用效果理解合力和分力的概念。2．进一步理解矢量和标量的概念，知道它们有不同的运算规则。3．掌握力的平行四边形定则，知道它是矢量合成的普遍规则。会用作图法求共点力的合力。会用直角三角形知识计算合力。4．知道合力的大小与分力间夹角的关系。学习重点:平行四边形定则。学习难点:平行四边形定则的应用。主要内容:一、合力和分力如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。合力和分力的关系：等效．．替代关系，并不同时作用于物体上，所以不能把合力和分力同时当成物体受的力。问题：1.一个物体受到几个力（分力）作用的同时，还受到合力的作用吗？2．合力与分力的等效替代是可逆的吗？二、共点力几个力如果都作用在物体的同一点，或者几个力作用在物体上的不同点，但这几个力的作用线延长后相交于同一点，这几个力就叫共点力，所以，共点力不一定作用在同一点上，如图所示的三个力F1、F2、F3均为共点力。三、共点力合成实验：实验结论：四、力的合成的定则1．平行四边形定则求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的线段作邻边，作平行四边形，它的_______就表示合力的_______和_______．这叫做力的平行四边形定则。2．三角形定则根据平行四边形的对边平行且相等，即平行四边形是由两个全等的三角形组成，平行四边形定则可简化为三角形定则。若从O点出发先作出表示力F1的有向线段OA，再以A点出发作表示力F2的有向线段AC，连接OC，则有向线段OC即表示合力F的大小和方向。五、共点力的合成1．作图法(图解法)：以力的图示为基础，以表示两个力的有向线段为邻边严格作出平行四边形，然后量出这两个邻边之间的对角线的长度，从与图示标度的比例关系求出合力的大小，再用量角器量出对角线与一个邻边的夹角，表示合力的方向。注意：作图时要先确定力的标度，同一图上的各个力必须采用同一标度。表示分力和合力的有向线段共点且要画成实线，与分力平行的对边要画成虚线，力线段上要画上刻度和箭头。2．计算法：先根据力的平行四边形定则作出力的合成示意图，然后运用数学知识求合力大小和方向。3．两个以上共点力的合成【例一】两个小孩拉一辆车子，一个小孩用的力是45N，另一个小孩用的力是60N，这两个力的夹角是90°．求它们的合力．【例二】用作图法求夹角分别为30°、60°、90°、120°、150°的两个力的合力．再求它们的夹角是0°和180°时的合力．比较求得的结果，能不能得出下面的结论：①合力总是大于分力；②夹角在0°到180°之间时，夹角越大，合力越小．问题：1.合力一定大小任何一个分力吗？2．平行四边形定则也适用于其它矢量的合成吗？3．两个大小一定的力F1、F2，当它们间的夹角由00增大到1800的过程中，合力F的大小怎样变化？六、合力大小与二分力间的夹角的关系：七、合力大小与分力大小之间的关系：【例三】三名同学一起玩游戏，用三根绳拴住同一物体，其中甲同学用100N向东拉，乙同学用400N的力向西拉，丙同学用400N的力向南拉。求物体所受的合力．【例四】如图，质量为m的物体A静止于倾角为θ的斜面上，试求斜面对A的支持力和摩擦力。课堂训练:1．互成角度的两个共点力，有关它们的合力和分力关系的下列说法中，正确的是（）A．合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力．B．合力的大小随分力夹角的增大而增大．C．合力的大小一定大于任意一个分力．D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力．2．两个共点力的大小均等于f，如果它们的合力大小也等于f，则这两个共点力之间的夹角为（）A．30°B．60°C．90°D．120°3．在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上．如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°，每条钢丝绳的拉力都是300N，求两根钢丝绳作用在电线杆上的合力．4．两个大小相等的共点力F1、F2，当它们间的夹角为90°时合力大小为20N，则当它们间夹角为120°时，合力的大小为多少？课后作业:1．两个共点力的合力与分力的关系是（）A．合力大小一定等于两个分力大小之和．B．合力大小一定大于两个分力大小之和．C．合力大小可能比两个分力大小都大，可能都小，也可能比一个分力大，比另一个分力小．D．合力大小一定大于一个分力的大小，小于另一个分力的大小．2．作用在同一点的两个力，大小分别为5N和2N，则它们的合力不可能是（）A．5NB．4NC．2ND．9N3．两个共点力，一个是40N，另一个等于F，它们的合力是100N，则F的大小可能是（）A．20NB．40NC．80ND．160N4．已知两个共点力的合力F的最大值为180N，合力F的最小值为20N，则这两个共点力的大小分别是（）A．110N，90NB．200N，160NC．100N，80ND．90N，70N5．三个共点力的大小分别为F1=5N，F2=10N，F3=20N，则它们的合力（）A．不会大于35NB．最小值为5NC．可能为0D．可能为20N*6．两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角θ固定不变，而其中一个力增大，则（）A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不变C．合力F可能增大，也可能减小D．当0°＜θ＜90°时，合力F一定减小*7．几个共点力作用在一个物体上，使物体处于静止状态．当其中某个力F1停止作用时，以下判断中正确的是（）A．物体将向着F1的方向运动．B．物体将向着F1的反方向运动．C．物体仍保持静止状态．D．由于不知共点力的个数，无法判断物体的状况．8．在长度、质量、力、速度、温度、比热等物理量中，属于矢量的有______，属于标量的有______．*9．从正六边形ABCDEF的一个顶点A向其余五个顶点作用着五个力F1、F2、F3、F4、F5，已知F1=f，且各个力的大小跟对应的边长成正比，求这五个力的合力大小和方向．4.2怎样分解力学案一、学习目标：1.了解里力的分解概念，强化“等效替代的物理思想”2.理解力的分解是力的合成的逆运算。3.初步掌握一般情况下的分解要根据实际需要来确定分力的方向。4.会用作图法和直角三角形的知识求分力，应用力的分解解决一些日常生活中的有关物理问题。二、导学过程（一）导读导思：阅读1．力的分解（一）定义：求叫做力的分解。（二）力的分解方法是（三）力的分解原则是问题１．力的分解在什么情况下有唯一解？问题２.按实际效果分解下列各力且计算分力的大小（1）水平面上物体斜向上拉力的分解（2）重力的分解（３）三角支架悬物拉力的分解θθ总结-----力分解的解题思路：阅读2：矢量相加的法则：三角形定则矢量加减遵循的法则标量求和按照问题3：一物体速度v1在一小段时间内发生了变化变成了v2，你能根据v1v2按照三角形定则求出变化量△v吗？（2）目标检测1．大小分别F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形（顶角为直角），下列四个图中，这三个力的合力最大的是（）（A）（B）（C）（D）2．用一根轻绳将总理为m的物体悬挂在空中，如图所示，以知ac和bc与竖直方向的夹角分别为300和600，则ac和bc绳中的拉力分别是多少？3．m在三根细绳悬吊下处于平横状态，现用手持绳OB的B端使OB缓慢向上转动，且始终保持结点O的位置不变，分析AO、BO两绳中的拉力如何变化？cV2V1F3F2F1aB共点力的平衡及其应用学案一、知识概述本章主要研究的是物体在共点力的作用下的平衡,要求掌握共点力的概念,掌握什么是共点力的平衡,学会灵活的运用整体法,隔离法分析物体的平衡,要熟练的运用平行四边形合成法,矢量三角形法,正交分解法列平衡方程.二、重难点知识的归纳与讲解(一)平衡状态一个物体在共点力作用下，如果保持静止或匀速直线运动，则这个物体就处于平衡状态。如光滑水平面上匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天花板上悬挂的吊灯等，这些物体都处于平衡状态。注意：①物体处于平衡状态时分为两类：一类是共点力作用下物体的平衡；另一类是有固定转动轴物体的平衡。在这一节我们只研究共点力作用下物体的平衡。共点力作用下物体的平衡又分为两种情形，即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线运动)。②对静止的理解：静止与速度v=0不是一回事。物体保持静止状态，说明v=0，a=0，两者同时成立。若仅是v=0，a≠0，如上抛到最高点的物体，此时物体并不能保持静止，上抛到最高点的物体并非处于平衡状态。所以平衡状态是指加速度为零的状态，而不是速度为零的状态。(二)共点力作用下的平衡条件处于平衡状态的物体，其加速度a=0，由牛顿第二定律F=ma知，物体所受合外力F合=0，即共点力作用下物体处于平衡状态的力学特点是所受合外力F合=0。例如下左图所示中，放在水平地面上的物体保持静止，则所受重力和支持力是一对平衡力，其合力为零。又如上右图所示中，若物体沿斜面匀速下滑，则F与FN的合力必与重力G等大反向，故仍有F合=0。注意：(1)若物体在两个力同时作用下处于平衡状态，则这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，其合力为零，这就是初中学过的二力平衡。(2)若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态，这三个力必定共面共点(三力汇交原理)，合力为零，称为三个共点力的平衡，其中任意两个力的合力必定与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。(3)物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时，n个力必定共面共点，合力为零，称为n个共点力的平衡，其中任意(n－1)个力的合力必定与第n个力等大反向，作用在同一直线上。由牛顿第二定律知道，作用于物体上力的平衡是物体处于平衡状态的原因，物体处于平衡状态是力的平衡的结果。(三)共点力平衡条件的应用注意：(1)在共点力作用下物体处于平衡状态，则物体所受合力为零，因此物体在任一方向上的合力都为零。(2)如果物体只是在某一方向上处于平衡状态，则该方向上合力为零，因此可以在该方向上应用平衡条件列方程求解。1、求解共点力作用下物体平衡的方法(1)解三角形法：这种方法主要用来解决三力平衡问题。根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这一三角形求解平衡问题。解三角形多数情况是解直角三角形，如果力的三形角并不是直角三角形，能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形，如利用菱形的对角线相互垂直的特点就得到了直角三角形，确实不能转化为直角三角形时，可利用力的三角形与空间几何三角形的相似等规律求解。(2)正交分解法：正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便。将物体所受各个力均在两互相垂直的方向上分解，然后分别在这两个方向上列方程，此时平衡条件可表示为注意：应用正交分解法解题的优点①将矢量运算转变为代数运算，使难度降低；②将求合力的复杂的解三角形问题，转化为正交分解后的直角三角形问题，使运算简便易行；③当所求问题有两个未知条件时，可列出两个方程，通过对方程组求解，使求解过程更方便。2、解共点力平衡问题的一般步骤(1)选取研究对象；(2)对所选取的研究对象进行受力分析，并画出受力示意图；(3)对研究对象所受的力进行处理。一般情况下需要建立合适的直角坐标系，对各力按坐标轴进行正交分解；(4)建立平衡方程。若各力作用在同一直线上，可直接用F合=0的代数式列方程，若几个力不在同一直线上，可用Fx合=0与Fy合=0联立列方程组；(5)利用方程组求解，必要时需对解进行讨论。注意：建立直角坐标系时，一般尽量使更多的力落在坐标轴上，以减少分解力的个数，从而达到简化计算的目的。三、典例解析1.解三角形法例1、三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同，它们共同悬挂一重物，如图所示，其中OB是水平的，A端、B端都固定，若逐渐增加C端所挂物体的质量，则最先断的绳（）A．必定是OAB．必定是OBC．必定是OCD．可能是OB，也可能是0C例2、如图所示，物体Ａ沿倾角°的斜面匀速下滑，求物体Ａ与斜面间的动摩擦因数。例3、如图所示，质量为m的光滑圆球用绳OA拴住，靠在竖直墙上，绳子与墙面之间夹角为，