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1、
第三節(jié) 力的等效和替代
1.力的三要素有力的________、________、________;如果幾個力都作用在物體的________,或者幾個力的作用線相交于同一點,這幾個力稱為________.
2.如果一個力的作用效果與另外幾個力的共同作用效果________,那么這個力與另外幾個力等效或可以相互________,這個力稱為另外幾個力的________,另外幾個力稱為這個力的________.在物理學(xué)中,通常從作用效果相同這一觀點出發(fā),根據(jù)具體情況進行力的替代,稱為________________.如果已知幾個力,求它們的合力的過程或求合力的方法叫做力的_____
2、___,如果已知一個力,求它的分力的過程或方法叫力的________.
3.探究合力與分力的關(guān)系時,可用互成角度的兩個力共同作用在橡皮條上,記錄兩個力的________、________,然后用一個力作用在橡皮條上,讓其效果與那兩個力產(chǎn)生的效果________,記錄這個力的大小、方向.效果相同的標(biāo)志是橡皮條伸長________、________都相同.
4.尋找等效力也可用懸掛鉤碼的方法,實驗方案如下:
(1)如圖1所示,分別在細繩下懸掛等量的鉤碼,使橡皮筋與細繩的結(jié)點伸長至點O,將畫有間隔相等同心圓的紙片置于橡皮筋與細繩的后面,其圓心與點O重合.在紙的邊緣記下兩繩與紙邊的交點C、D,同
3、時記錄兩繩上懸掛鉤碼的數(shù)量.
圖1
(2)如圖2所示,直接用一個彈簧測力計去拉細繩,同樣使結(jié)點伸長至點O,記下彈簧測力計的讀數(shù)以及細繩與紙邊的交點J.
圖2
(3)取下紙片,連接OC、OD、OJ,用力的圖示法作出三個力F1、F2、F如圖3所示.
圖3
(4)改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實驗步驟.
5.由實驗可得結(jié)論:合力與分力可以構(gòu)成平行________,兩分力是平行四邊形的兩條________,合力是兩分力所夾的那條________.
6.關(guān)于幾個力與它們的合力的說法錯誤的是( )
A.合力的作用效果跟原來那幾個力共同作用的效果相同
B.合力與原來那幾個力同時作
4、用在物體上
C.合力的作用可以代替那幾個力的作用
D.合力與分力可以構(gòu)成平行四邊行
7.關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系,正確的是( )
A.合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力
B.合力的大小隨分力夾角的增大而增大
C.合力的大小一定大于任意一個分力
D.合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力
【概念規(guī)律練】
知識點一 合力與分力
1.(雙選)關(guān)于合力的下列說法中正確的是( )
A.幾個力的合力就是這幾個力的代數(shù)和
B.幾個力的合力一定大于這幾個力中的任何一個力
C.幾個力的合力可能小于這幾個力中最小的力
D.幾個力的合力可能大于這幾個力中最大的力
5、
2.(雙選)關(guān)于兩個分力F1、F2及它們的合力F,下列說法正確的是( )
A.合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同
B.兩力F1、F2一定是同種性質(zhì)的力
C.兩力F1、F2一定是同一個物體所受的力
D.兩力F1、F2與F是物體同時受到的三個力
知識點二 尋找等效力的方法
3.在探究等效力的方法實驗中,某實驗小組采用了如圖4所示的實驗裝置.實驗中,把橡皮條的一端固定在板上的G點,橡皮條的另一端拴上兩條細繩套,將木板豎直固定好,在兩條細繩套上分別掛上適當(dāng)?shù)你^碼,互成角度拉橡皮條使之伸長,將結(jié)點拉到某一位置O,此時需要記下結(jié)點的位置O以及①________和②________
6、.再用一條細繩套掛上適當(dāng)?shù)你^碼把橡皮條拉長,使結(jié)點也到達同一個位置O,再次記錄③________和④________.實驗時,用兩個力拉橡皮條和用一個力拉橡皮條都使之伸長且使結(jié)點到達同一個位置O的目的是⑤______.
圖4
4.
圖5
某小組在做“尋找等效力”實驗時,實驗結(jié)構(gòu)如圖5所示,A是固定橡皮條的圖釘,O為在力的作用下橡皮條與細線套的結(jié)點所達到的位置,F(xiàn)′與AO共線.
(1)圖2中______(填“F”或“F′”)是兩個分力F1與F2用平行四邊形畫出的對角線的值;
(2)本實驗中,假如力F1的大小及方向固定不變,為了使橡皮條仍伸長到O點,對力F2來說,下面幾種說法中
7、正確的是( )
A.F2可以有多個方向
B.F2的方向和大小可以有多個值
C.F2的方向和大小是唯一的
D.F2的方向是唯一的,但大小可以有多個值
【方法技巧練】
尋找等效力的方法
5.給你兩只量程為5 N的輕彈簧秤,一個帶有小釘子的平板,幾張白紙,將橡皮筋結(jié)在小釘子上,白紙平鋪在木板上,探究下面兩個問題:
(1)用一只彈簧秤將橡皮筋拉到某點O,用兩只彈簧秤同時以不同的角度拉橡皮筋是否也能將橡皮筋拉到O點?即兩種方法的效果是否可以相同?
(2)用一只彈簧秤將橡皮筋拉到某點O的作用力與用兩只彈簧秤同時以不同的角度將橡皮筋拉到O點的作用力有什么關(guān)系?
8、
1.關(guān)于共點力,下列說法中不正確的是( )
A.作用在一個物體上的兩個力,如果大小相等,方向相反,這兩個力是共點力
B.作用在一個物體上的兩個力,如果是一對平衡力,則這兩個力是共點力
C.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用點在同一點上,則這幾個力是共點力
D.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用線相交于同一點,則這幾個力是共點力
2.下列敘述正確的是( )
A.力的作用效果是使物體運動狀態(tài)改變
B.物體受到幾個力的作用,運動狀態(tài)一定改變
C.力可以由一個物體傳到另一個物體
D.一個受力物體可以對應(yīng)著一個以上的施力物體
3.
圖6
如圖6所示
9、,兩個共點力F1、F2的大小一定,夾角θ是變化的,合力為F.在θ角從0°逐漸增大到180°的過程中,合力F的大小變化情況為( )
A.從最小逐漸增加到最大
B.從最大逐漸減小到零
C.從最大逐漸減小到最小
D.先增大后減小
4.
圖7
如圖7所示,力F分解為F1、F2兩個分力,則下列說法不正確的是( )
A.F1、F2的合力就是F
B.由F求F1或F2叫做力的分解
C.由F1、F2求F叫做力的合成
D.F的大小總是大于F1和F2的大小
5.已知兩個分力的大小為F1、F2,它們的合力大小為F,下列說法中正確的是( )
A.不可能出現(xiàn)F
10、
B.不可能出現(xiàn)F>F1同時 F>F2的情況
C.不可能出現(xiàn)FF1+F2的情況
6.關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系,下列說法錯誤的是( )
A.合力的作用效果與兩個分力共同作用的效果一定相同
B.合力的大小可能小于它的任一個分力
C.合力的大小可能等于某一個分力的大小
D.合力的大小在任何情況下都不能等于兩個分力的大小之和
7.關(guān)于合力的下述說法中正確的是( )
A.合力的性質(zhì)與原來分力性質(zhì)相同
B.合力與原來的分力間的關(guān)系是等效替代關(guān)系
C.合力總比分力大
D.合力總比一個分力大,比另一個分力小.
8.在做“互成角度的兩個力的合
11、成”實驗時,以下說法中正確的有( )
A.用兩只彈簧測力計拉橡皮條時,應(yīng)使兩細繩之間的夾角為90°,以便算出合力的大小
B.用兩只彈簧測力計拉時,結(jié)點的位置必須與用一只彈簧測力計拉時結(jié)點的位置重合
C.若用兩只彈簧測力計拉時合力的圖示F與用一只彈簧測力計拉時拉力的圖示F′不完全重合,說明力的合成的平行四邊形定則不一定是普遍成立的
D.用兩只彈簧測力計拉時,結(jié)點的位置沒有必要與用一只彈簧測力計拉時結(jié)點的位置重合
9.在“互成角度的兩個力的合成”實驗中,為了減小實驗誤差,下列做法錯誤的是( )
A.描點、作圖時的鉛筆尖一些,并使圖盡量大些
B.拉橡皮條的細繩盡量長些
C.在用兩
12、個彈簧測力計拉時,兩細繩的夾角盡量大些
D.在用兩個彈簧測力計拉時,兩彈簧測力計的示數(shù)盡量大些
題 號
1
2
3
4
5
6
7
8
9
答 案
10.將橡皮筋的一端固定在A點,另一端拴上兩根細繩,每根細繩分別連著一個量程為5 N、最小刻度為0.1 N的彈簧測力計.沿著兩個不同的方向拉彈簧測力計.當(dāng)橡皮筋的活動端拉到O點時,兩根細繩相互垂直,如圖8所示.這時彈簧測力計的讀數(shù)可從圖中讀出.
圖8
(1)由圖可讀得兩個相互垂直的拉力的大小分別為________N和__________N(只需讀到0.1 N).
(2)在方格紙
13、(見圖9)上按作圖法的要求畫出這兩個力及它們的合力.
圖9
11.
圖10
如圖10所示,某同學(xué)在家中嘗試驗證合力與分力可以構(gòu)成平行四邊形,他找到三條相同的橡皮筋(遵循胡克定律)和若干小重物,以及刻度尺、三角板、鉛筆、細繩、白紙、釘子,設(shè)計了如下實驗:將兩條橡皮筋的一端分別掛在墻上的兩個釘子A、B上,另一端與第三條橡皮筋連接,結(jié)點為O,將第三條橡皮筋的另一端通過細繩掛一重物.
(1)為完成該實驗,下述操作中不必要的是________.
A.測量細繩的長度
B.測量橡皮筋的原長
C.測量懸掛重物后橡皮筋的長度
D.記錄懸掛重物后結(jié)點O的位置
(2)釘子位置固定,欲利用
14、現(xiàn)有器材,改變條件再次驗證,可采用的方法是___________.
第三節(jié) 力的等效和替代
課前預(yù)習(xí)練
1.大小 方向 作用點 同一點 共點力
2.相同 替代 合力 分力 力的合成與分解 合成
分解
3.大小 方向 相同 長度 方向
4.四邊形 鄰邊 對角線
6.B
7.D [兩個共點力的合力的大小不一定大于小的分力,小于大的分力;合力的大小也不隨夾角的增大而增大;并且也不一定大于任意一個分力.]
課堂探究練
1.CD [合力與分力可以構(gòu)成平行四邊形所以A錯誤;幾個力同向時,合力為幾個力大小之和,比任何一個力都大,只要幾個力的大小和方向合適,合力可以為零,
15、比幾個力中最小的力還小,所以B錯誤,C、D正確.]
2.AC [只有同一個物體的受力才能合成,分別作用在不同物體上的力不能合成,合力是對原來幾個力的等效替換,分力可以是不同性質(zhì)的力,但受力分析時,分力與合力不能同時存在,故正確選項為A、C.]
點評 合力與分力是一種“等效替換”關(guān)系,一個物體不能同時受到分力與合力,也就是說,合力與分力不能同時作用在同一個物體上.
3.①兩細繩的方向?、趦山M鉤碼的個數(shù)?、墼摷毨K的方向?、茔^碼的個數(shù)?、輧纱卫酵瑯拥奈恢肙,橡皮條的伸長量相同,兩次作用效果相同,這樣一組鉤碼單獨拉時的力,就是兩組鉤碼共同拉時拉力的合力
4.(1)F (2)C
解析 通過實
16、驗探究,會發(fā)現(xiàn)兩個力的合力不一定比每個分力大,隨著它們夾角的增大,合力逐漸變小,合力最大為兩個力同方向時兩力大小之和,最小為兩個力反方向時兩力大小之差.認真理解等效力和平行四邊形的概念,在實驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合力的圖示法進行解答.
(1)顯然F′是單個力作用時的情況,因為F′與AO共線,F(xiàn)是F1與F2的對角線.
(2)由于F1的大小和方向確定,所以F2是唯一確定的.
5.見解析
解析 (1)用一只彈簧秤將橡皮筋拉到某點O,用兩只彈簧秤同時以不同的角度拉橡皮筋也能將橡皮筋拉到O點.即兩個拉力的作用效果可以和一個力的作用效果相同.
(2)分兩個步驟做這個實驗:①記下用一只彈簧秤拉到O點時的力
17、的大小和方向,并用力的圖示法將這個力表示出來,記為F;②記下用兩只彈簧秤同時以不同的角度拉到O點時兩彈簧秤的示數(shù)及方向,并用力的圖示法將這兩個力表示出來,記為F1、F2.多次重復(fù)步驟②,發(fā)現(xiàn)有一個共同的特點:F是以F1、F2為鄰邊構(gòu)成的平行四邊形的對角線.
課后鞏固練
1.A [根據(jù)共點力的概念,幾個力如果都作用在物體的同一點,或者它們的作用線相交于同一個點,這幾個力叫做共點力,所以C、D項正確.一對平衡力一定作用在同一條直線上,它們一定是共點力,故B正確.對于A選項中所描述的兩個力,它們有可能一上一下,互相平行但不共點,所以A項錯誤.]
2.D 3.C 4.D
5.D [兩個力的合力
18、的大小范圍是|F1-F2|≤F≤F1+F2,因此A、B、C均錯,D正確.]
6.D [一個力產(chǎn)生的效果和幾個力共同產(chǎn)生的效果相同,這個力為幾個力的合力,合力的大小和方向等于分力構(gòu)成的平行四邊形對角線的大小和方向,可以通過一些特例,如分析同一直線上的二力的等效力,兩個大小相等、互成90°的兩個力的等效力等.]
7.B [在力的合成中,合力并不是一個真實存在的力,找不到合力的施力者,合力與分力的概念是建立在效果相同即所謂的等效的基礎(chǔ)上的,因此,合力也就沒有性質(zhì)的問題.合力這個“合”字的意義不是代數(shù)中的“和”,合力F既可以大于,也可以等于或小于原來的任意一個分力,一般地|F1-F2|≤F≤|F1
19、+F2|.]
8.B [A項中應(yīng)當(dāng)以60°、90°、120°等各種角度實驗,A項錯誤.B項正確,D項錯誤.結(jié)點重合才能體現(xiàn)力的等效性,C項錯誤,應(yīng)允許有一定的測量、作圖等誤差.]
9.C [作圖時比例大些,使彈簧測力計的示數(shù)大些,可以減小相對誤差,使拉橡皮條的細繩長些,可使記錄繩的方向時,確定的點與結(jié)點O距離大些,減小連線時的相對誤差,因此A、B、D選項所說的要求都能起到減小相對誤差的作用,在實驗中,兩個分力F1、F2的夾角θ過大,用平行四邊形作圖得到的合力F的誤差越大,所以在實驗中不要把θ角取得太大.]
10.(1)2.5 4.0 (2)見解析圖
解析 從圖中可知,彈簧測力計最小分度
20、為0.1 N,因此,豎直向下的彈簧測力計讀數(shù)為2.5 N,水平向右的彈簧測力計讀數(shù)為4.0 N.因為讀數(shù)2.5 N、4.0 N均是0.5 N的整數(shù)倍,因此,選方格紙中一個小方格的邊長表示0.5 N,應(yīng)用合力與分力可以構(gòu)成平行四邊形,即可畫出兩個力以及它們的合力,如下圖所示.
11.(1)A (2)更換不同的小重物
解析 本題主要考查運用等效方法來尋找等效力,考查考生正確遷移和靈活運用學(xué)過的知識和方法的能力.運用等效思想來驗證以兩力為平行四邊形的鄰邊,作平行四邊形,其對角線是否和合力相符.本小題中結(jié)點受三個力,其中兩個力的合力與第三個力等大反向,故先測出各力的大小和方向,然后作出各力的圖示,以兩邊為鄰邊做平行四邊形,如果在實驗誤差允許范圍內(nèi)平行四邊形的對角線與第三個力等大反向,即可驗證.為測量各力的大小故需要記錄橡皮筋原長、懸掛重物后的長度以及記錄懸掛重物后O點位置.故應(yīng)選A.可以通過改變小重物改變各力的大?。?