②两个大小相等、夹角为θ的力的合成,如图乙所示,作出的平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力F′=2Fcos,合力F′与每一个分力的夹角等于.
③两个大小相等、夹角为120°的力的合成,如图丙所示,实际是②的特殊情况,F′=2Fcos =F,即合力大小等于分力.实际上对角线把画出的菱形分为两个等边三角形,所以合力与分力大小相等.
二、合力与分力的大小关系
1.演示实验:利用平行四边形演示器演示两个力F1和F2大小一定时,夹角θ在0~180°之间发生变化的情况,讨论当两个力F1与F2大小一定时,合力F与它们的夹角θ有什么关系?合力与两个力的大小有何关系?
2.思考讨论:如何求三个共点力合力的大小范围?
关于合力与其两个分力的关系,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
1.两个力的合成
(1)最大值
当两个力同向时,合力F最大,Fmax=F1+F2,合力与分力方向相同.
(2)最小值
当两个力反向时,合力F最小,Fmin=|F1-F2|,合力与分力中较大的力方向相同.
(3)合力范围
互成角度的两个共点力的合力大小范围是:|F1-F2|≤F≤F1+F2.
结论:(1)合力随两分力夹角增大而减小.
(2)合力可能大于某一分力,也可能小于某一分力.
2.三个力的合成
(1)最大值
当三个力同向时,合力F最大,Fmax=F1+F2+F3.
(2)最小值
a.若其中两个较小分力之和(F1+F2)大于等于第三个分力F3时,合力的最小值为零,即Fmin=0
b.若其中两个较小分力之和(F1+F2)<F3时,合力的最小值Fmin=F3-(F1+F2).
(3)合力的取值范围Fmin≤F≤F1+F2+F3.
三、实验:探究共点力合成的规律
实验探究:做课本P60实验与探究,思考探究以下问题:
(1)我们通过实验来探究共点力的合成的规律,如何才能方便地研究两个分力的作用效果和一个力的作用效果是否相同?实验中,是如何保证F1、F2与合力F的作用效果是相