第三節(jié) 力的等效和替代
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道共點(diǎn)力、合力和分力的概念并理解合力和分力的等效替代關(guān)系.2.理解力的合成與分解實(shí)質(zhì)上就是等效替代的科學(xué)研究方法.3.能用實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法.
一、共點(diǎn)力
如果幾個(gè)力都作用在物體的同一(填“同一”或“不同”)點(diǎn)上,或者幾個(gè)力的作用線相交于同一點(diǎn),這幾個(gè)力就稱為共點(diǎn)力.
二、力的等效替代
1.合力與分力:如果一個(gè)力的作用效果與另外幾個(gè)力的共同作用效果相同,那么這個(gè)力與另外幾個(gè)力等效或可以相互替代,這個(gè)力稱為另外幾個(gè)力的合力,另外幾個(gè)力稱為這個(gè)力的分力.
2.力的合成與分解:從作用效果相同這一觀點(diǎn)出發(fā),根據(jù)具體情況進(jìn)行力的替代,稱為力的合成與分解.
3.力的合成:求幾個(gè)力的合力的過程或求合力的方法.
4.力的分解:求一個(gè)力的分力的過程或方法.
三、尋找等效力
1.將一根橡皮筋的一端固定在木架上,另一端與兩根細(xì)繩相連.
2.如圖1所示,分別在細(xì)繩下懸掛等量(填“等量”或“不等量”)的鉤碼,使橡皮筋與細(xì)繩的結(jié)點(diǎn)伸長至點(diǎn)O,將畫有間隔相等同心圓的紙片置于橡皮筋與細(xì)繩的后面,其圓心與點(diǎn)O重合.在紙的邊緣記下兩繩與紙邊的交點(diǎn)C、D,同時(shí)記錄兩繩上懸掛鉤碼的數(shù)量.
圖1
3.如圖2所示,直接用一個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)去拉細(xì)繩,同樣使結(jié)點(diǎn)伸長至點(diǎn)O,記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)以及細(xì)繩與紙邊的交點(diǎn)J.
圖2
4.取下紙片,連接OC、OD、OJ,用力的圖示(填“圖示”或“示意圖”)法作出三個(gè)力,如圖3所示.
圖3
5.改變鉤碼的數(shù)量,重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.
判斷下列說法的正誤.
(1)作用在一個(gè)物體上的兩個(gè)力,如果大小相等,方向相反,則這兩個(gè)力一定是共點(diǎn)力.( × )
(2)合力與原來那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上.( × )
(3)合力的作用可以替代原來那幾個(gè)力的作用,它與那幾個(gè)力是等效替代關(guān)系.( √ )
一、合力與分力的關(guān)系
一個(gè)大人能夠提起一桶水,兩個(gè)小孩共同用力也可以提起這桶水.那么大人用的力和兩個(gè)小孩共同用的力有什么關(guān)系?哪個(gè)是合力?哪些是分力?
答案 效果相同,可以等效替代;大人的力是兩個(gè)小孩作用力的合力;兩個(gè)小孩的作用力是分力.
1.等效替代
(1)力的作用效果:使物體發(fā)生形變或改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).
(2)條件:當(dāng)幾個(gè)不同的力共同作用在同一物體上產(chǎn)生的效果跟一個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的效果相同時(shí),它們就可以互相替代.
(3)作用:等效替代是重要的科學(xué)思維方法之一,它可以使復(fù)雜問題變成簡單問題.
2.如何理解合力與分力的關(guān)系
(1)合力與分力之間的關(guān)系是一種等效替代的關(guān)系.一個(gè)力的作用效果可以與多個(gè)力的作用效果相同,即一個(gè)力可以由幾個(gè)力來代替,反過來,多個(gè)力也可以由一個(gè)力來代替.
(2)合力與分力只是作用效果相同,在作用效果上存在等效替代的作用,可以是同性質(zhì)的力,也可以是不同性質(zhì)的力.