4 力的合成
[学科素养与目标要求]
物理观念：1.知道合力、分力以及力的合成的概念.2.理解力的合成的法则——平行四边形定则．
科学思维：1.会用图解法和计算法计算合力的大小.2.知道合力随分力的夹角的变化情况，知道合力的取值范围．
一、力的合成
1．合力与分力
当一个物体受到几个力的共同作用时，我们常常可以求出这样一个力，这个力产生的效果跟原来几个力的共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力．
2．合力与分力的关系
合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系，合力作用的效果与分力共同作用的效果相同．
3．力的合成
(1)定义：求几个力的合力的过程叫做力的合成．
(2)平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向．如图1所示，F表示F1与F2的合力．
图1
二、共点力
1．定义：如果几个力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力．
2．力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力．
1．判断下列说法的正误．
(1)合力与原来几个力同时作用在物体上．( × )
(2)合力的作用可以替代原来几个力的作用，它与那几个力是等效替代关系．( √ )
(3)合力总比分力大．( × )
(4)作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方向相反，则这两个力一定是共点力．( × )
2．两个共点力互相垂直，F1＝8N，F2＝6N，则它们的合力F＝________N，合力与F1间的夹角θ＝________.
答案 10 37°
一、合力与分力的关系
(1)一个成年人或两个孩子均能提起同一桶水，那么该成年人用的力与两个孩子用的力的作用效果是否相同？二者能否等效替代？
(2)两个孩子共提一桶水时，要想省力，两个人拉力间的夹角应大些还是小些？为什么？
答案 (1)作用效果相同；两种情况下的作用效果均是把同一桶水提起来，能够等效替代．
(2)夹角应小些．提水时两个孩子对水桶拉力的合力大小等于一桶水所受的重力，合力不变时，两分力的大小随着两个力之间夹角的减小而减小，因此夹角越小越省力．
两分力大小不变时，合力F随两分力F1、F2夹角θ的增大而减小，随θ的减小而增大．
(0°≤θ≤180°)
1．两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向．
2．两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|F1－F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同．
3．合力的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.
合力可能大于某一分力，可能小于某一分力，也可能等于某一分力．
例1 关于两个大小不变的共点力F1、F2及它们的合力F，下列说法中正确的是( )
A．合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力
C．两个分力夹角小于90°时，合力的大小随两分力夹角的增大而增大
D．合力的大小一定大于分力中最大者
答案 A
解析 合力与分力是等效替代关系，合力F与两分力共同作用产生的效果相同，但合力与分力不能同时存在，故A正确，B错误．合力大小的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2，故合力可以比分力中任何一个小，D错误．两个分力夹角小于90°时，合力的大小随两分力夹角的增大而减小，C错误．
