第一章運動和力目錄運動的描述勻變速直線運動重力彈力摩擦力第三節(jié)力的合成與分解第二節(jié)第一節(jié)第四節(jié)

牛頓運動定律及其應(yīng)用第五節(jié)

測量運動物體的速度和加速度學(xué)生實驗學(xué)習(xí)目標(biāo)◎了解質(zhì)點的概念，體會物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。◎了解時間與時刻、路程與位移、速度與速率、矢量與標(biāo)量的概念?！蛄私鈩蜃兯僦本€運動、自由落體運動的概念及特點?！蛄私庵亓?、彈力、靜摩擦力和滑動摩擦力的概念及特點?！蛄私饬Φ暮铣膳c分解?！蛄私膺\動與力的關(guān)系，能分析常見物體的受力情況，并能進行簡單計算。學(xué)習(xí)目標(biāo)力學(xué)是一門古老的學(xué)科，它是研究運動與力及其相互關(guān)系和規(guī)律的一門學(xué)科。這門學(xué)科雖然古老，但仍然是物理學(xué)的基礎(chǔ)，也是科學(xué)和工程技術(shù)的基礎(chǔ)。在本章中，我們要學(xué)習(xí)運動和力及其規(guī)律，了解描述運動的基本概念，重點研究物體做勻變速直線運動的規(guī)律以及運動狀態(tài)變化和力的重要關(guān)系，掌握牛頓運動定律在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。第四節(jié)力的合成與分解一、力的合成（一）合力與分力如圖1-34所示，一盞燈可以有兩種掛法。在兩個拉力F1和F2的共同作用下，燈保持靜止，這與一個拉力F的作用效果完全相同。從效果上看，用一個力F可代替兩個力F1和F2。一、力的合成（一）合力與分力如果一個力作用在物體上，與幾個力作用的效果相同，這個力就叫作那幾個力的合力，那幾個力叫作這個力的分力。求幾個力的合力叫作力的合成。如果物體同時受到幾個力的作用，而它們都作用在物體的同一點，或者它們的作用線相交于同一點，那么這幾個力就叫作共點力（圖1-35）。下面研究共點力的合成。（二）力的合成方法

做一做圖1-36（a）表示橡皮條GE在兩個力的共同作用下，沿著直線GC伸長了EO的長度。圖1-36（b）表示將一個力F作用在橡皮條上，使橡皮條沿著相同的直線伸長相同的長度。在力F1

和F2

的方向上各作線段OA和OB，根據(jù)選定的標(biāo)度，使它們的長度分別表示力F1

和F2

的大?。蹐D1-36（c）］。以O(shè)A和OB為鄰邊作平行四邊形OADB。量出這個平行四ODFF邊形的對角線的長度。改變力1、2的大小和方向，重做上述實驗。（二）力的合成方法實驗表明：如果用表示共點力F1

和F2

的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來（圖1-37）。這叫作力的平行四邊形定則。兩個分力的夾角可以在0～180°變化，當(dāng)兩個分力的大小固定不變，只有夾角改變時，合力隨夾角的變化情況如圖1-37所示，其中（二）力的合成方法【例1-11】力F1=30N，方向水平向右，力F2=40N，方向豎直向下，用作圖法求這兩個力的合力F的大小和方向。解選擇某一標(biāo)度，如取10mm長的線段表示10N的力，作出力的平行四邊形。如圖1-38所示，表示F1

的線段長30mm，表示F2的線段長40mm。用刻度尺量得表示合力F的對角線長50mm，所以合力的大小F=10×50/10=50（N）用角度尺量得合力F與力F1的夾角為53°

。（二）力的合成方法如果求兩個以上力的合力，可以連續(xù)應(yīng)用平行四邊形定則。其步驟是：先求出任意兩個力的合力F′，然后再求出F′與第三個力的合力F，以此類推，直到求出所有力的合力為止，如圖1-39所示。（三）同一直線上的矢量合成如果幾個矢量處在一條直線上，就可以設(shè)定一個正方向，用正號或負(fù)號來表示矢量的方向：矢量方向與正方向相同時取正值，矢量方向與正方向相反時取負(fù)值。例如，如圖1-40所示，小球在豎直方向上受到三個力的作用，力的大小分別為F1=2N、F2=3N、F3=4N。如果設(shè)定豎直向上為正方向，那么，這三個力的合力為F合=F1+F2-F3=2+3-4=1（N）如圖1-40（a）所示，F(xiàn)合為正值，表示合力的方向與正方向一致。如果設(shè)定豎直向下為正方向，那么，這三個力的合力為F合

=F3-F1-F2

=4-2-3=-1（N）如圖1-40（b）所示，F(xiàn)合為負(fù)值，表示合力的方向與正方向相反。（三）同一直線上的矢量合成

想一想車床做緩慢移動時，可認(rèn)為其處于平衡狀態(tài)，這時拉力F應(yīng)與滑動摩擦力f大小相等。二、力的分解

做一做將一本書掛在一個測力計上（圖1-41），測力計的示數(shù)為3N。改用兩個平行的測力計來代替原來的測力計，測力計的示數(shù)為1.5N。如果改變兩個測力計之間的夾角，兩個測力計的示數(shù)也會隨之改變。二、力的分解實驗中，無論兩個測力計之間的夾角多大，兩個測力計的示數(shù)怎樣變化，兩個測力計上的拉力F1

和F2

的作用效果始終與原來一個測力計上的拉力F的作用效果相同?？梢?，拉力F可以用兩個力F1

和F2來代替，力F1

和F2

就叫作力F的分力。求一個已知力的分力叫作力的分解。力的分解是力的合成的逆運算，同樣遵守力的平行四邊形定則。把表示已知力的線段作為平行四邊形的對角線，作平行四邊形，與對角線相鄰的兩條邊就表示兩個分力。二、力的分解

小提示如果沒有其他限制，對于同一條對角線，可以作出無數(shù)個不同的平行四邊形（圖1-42）。也就是說，同一個力可以分解為無數(shù)對不同的分力。一個力怎樣分解，要根據(jù)實際情況來確定。二、力的分解

想一想走鋼絲（圖1-43）是我國傳統(tǒng)的雜技項目。雜技運動員在繃緊的鋼絲上行走或倒立時，鋼絲上的張力（拉力）會有多大呢？有人也許會想：雜技運動員的體重并不大，鋼絲上的張力可能和運動員的體重差不多吧。那么，實際上鋼絲的受力情況是什么樣的呢？二、力的分解【例1-12】設(shè)雜技運動員的體重為G，當(dāng)他走到鋼絲繩的中間時，鋼絲繩成170°的角度（圖1-44）。求這時鋼絲繩所受的拉力。二、力的分解分析：雜技運動員對鋼絲繩的壓力大小等于體重G，它產(chǎn)生兩個角度效果：一個是拉緊左側(cè)的鋼絲，另一個是拉緊右側(cè)的鋼絲。因此，將雜技運動員的重力沿著兩側(cè)鋼絲繩的方向分解為兩個力，這就是鋼絲繩上的拉力。二、力的分解解：將重力沿著左右兩側(cè)鋼絲繩的方向分解，用作圖法畫出力的平行四邊形（圖1-45）。測量發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩上的拉力大約是雜技運動員體重的6倍。可見，鋼絲繩上的拉力比雜技運動員的體重大得多。為了雜技運動員的安全，必須使鋼絲繩具有足夠的強度。二、力的分解【例1-13】一滑塊靜止在斜坡上，試對滑塊所受重力進行恰當(dāng)?shù)姆纸?。分析：滑塊在斜坡上受到重力、支持力和摩擦力3個力的作用，如圖1-46（a）所示。由于支持力的方向跟斜坡垂直，摩擦力的方向跟斜坡平行，如果將重力按這兩個方向分解，可方便問題的解決。解將重力沿斜坡及與斜坡垂直的方向進行分解，作力的平行四邊形［圖1-46（b）］，得F1=GsinαF2

=Gcosα二、力的分解

想一想將一個力分解在兩個相互垂直的方向上，這種力的分解叫作力的正交分解。課后思考1.我們用力推放在水平面上的重物，沒有推動，這是因為（）。A.重物的質(zhì)量太大B.摩擦力大于推力C.物體的重力大于推力D.物體所受的合外力為零2.下列關(guān)于運動和力的說法中正確的是（）。A.物體在恒力作用下，不可能做變速運動B.作用在物體上的力越大，物體運動得越快C.物體只在一個力的作用下，一定做加速運動D.物體在幾個力的共同作用下，加速度可能為零課后思考3.一個物體在幾個力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果突然撤去其中一個力，則（）。A.物體一定做勻減速直線運動B.物體一定