高考物理一輪復習 第2章 相互作用 基礎(chǔ)課時5 力的合成與分解課件.ppt

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基礎(chǔ)課時5力的合成與分解 知識梳理 知識點一 力的合成和分解1 合力與分力 1 定義 如果一個力 跟幾個共點力共同作用產(chǎn)生的效果相同 這一個力就叫做那幾個力的 原來那幾個力叫做 2 關(guān)系 合力和分力是 的關(guān)系 2 共點力作用在物體的 或作用線的 交于一點的力 如下圖1所示均是共點力 產(chǎn)生的效果 合力 分力 等效替代 同一點 延長線 圖1 3 力的合成 1 定義 求幾個力的 的過程 2 運算法則 平行四邊形定則 求兩個互成角度的 的合力 可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形 這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的 和 如圖2甲所示 合力 共點力 大小 方向 三角形定則 把兩個矢量 從而求出合矢量的方法 如圖2乙所示 首尾相接 圖2 特別提醒 1 兩個分力一定時 夾角 越大 合力越小 2 合力一定時 兩等大分力的夾角 越大 兩分力越大 3 合力可以大于分力 等于分力 也可以小于分力 4 力的分解 1 定義 求一個已知力的 的過程 2 遵循原則 定則或 定則 3 分解方法 按力產(chǎn)生的 分解 正交分解 分力 平行四邊形 三角形 效果 思考 如圖3所示 物體受到四個力作用 它們分別分布在兩條互相垂直的直線上 且F1 5N F2 8N F3 7N F4 11N 圖3 1 F1和F2的合力是多少 F3和F4的合力又是多少 2 這四個力的合力是多大呢 總結(jié)該題求合力的最合理的方法 知識點二 矢量和標量1 矢量 既有大小又有 的量 相加時遵從 2 標量 只有大小 方向的量 求和時按 相加 平行四邊形定則 沒有 代數(shù)法則 方向 診斷自測 1 多選 關(guān)于幾個力及其合力 下列說法正確的是 A 合力的作用效果跟原來那幾個力共同作用產(chǎn)生的效果相同B 合力與原來那幾個力同時作用在物體上C 合力的作用可以替代原來那幾個力的作用D 求幾個力的合力遵守平行四邊形定則解析合力與分力是等效替代的關(guān)系 即合力的作用效果與那幾個分力的共同作用效果相同 合力可以替代那幾個分力 但不能認為合力與分力同時作用在物體上 選項A C正確 B錯誤 力是矢量 所以求合力時遵守平行四邊形定則 選項D正確 答案ACD 2 多選 下列說法正確的是 A 兩個力的合力一定大于任一個分力B 合力和分力是等效替代的關(guān)系C 3N的力能夠分解成5N和3N的兩個分力D 1N的力和2N的力合成一定等于3N答案BC 3 如圖所示 F1 F2 F3恰好構(gòu)成封閉的直角三角形 這三個力的合力最大的是 解析由矢量合成法則可知A圖的合力為2F3 B圖的合力為0 C圖的合力為2F2 D圖的合力為2F1 因F2為直角三角形的斜邊 故這三個力的合力最大的為C圖 答案C 4 一位體操運動員在水平地面上做倒立動作 下列圖中沿每個手臂受到的力最大的是 解析以人為研究對象 人受到重力和沿兩手臂方向的支持力作用 沿兩手臂方向的支持力的合力與重力大小相等 在合力一定時 兩分力的夾角越大 兩分力越大 故選項D正確 答案D 5 如圖4所示 重力為G的物體靜止在傾角為 的斜面上 將重力G分解為垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2 那么 圖4A F1就是物體對斜面的壓力B 物體對斜面的壓力方向與F1方向相同 大小為Gcos C F2就是物體受到的靜摩擦力D 物體受到重力 斜面對物體的支持力 靜摩擦力 F1和F2共五個力的作用 解析重力G是物體受的力 其兩個分力分別為F1和F2 故選項A錯誤 F2與物體受到的靜摩擦力等大反向 并不是物體受到的靜摩擦力 選項C錯誤 F1 F2不能與物體的重力G同時作為物體受到的力 選項D錯誤 物體對斜面的壓力的大小等于重力G的分力F1 Gcos 方向與F1方向相同 選項B正確 答案B 考點一共點力的合成1 合力大小的范圍 1 兩個共點力的合成 F1 F2 F F1 F2 即兩個力的大小不變時 其合力隨夾角的增大而減小 當兩個力反向時 合力最小 為 F1 F2 當兩力同向時 合力最大 為F1 F2 2 三個共點力的合成 三個力共線且同向時 其合力最大為F F1 F2 F3 以這三個力的大小為邊 如果能組成封閉的三角形 則其合力最小值為零 若不能組成封閉的三角形 則合力最小值的大小等于最大的一個力減去另外兩個力的大小之和 2 共點力合成的方法 1 作圖法 2 計算法 例1 一物體受到三個共面共點力F1 F2 F3的作用 三力的矢量關(guān)系如圖5所示 小方格邊長相等 則下列說法正確的是 圖5A 三力的合力有最大值F1 F2 F3 方向不確定B 三力的合力有唯一值3F3 方向與F3同向C 三力的合力有唯一值2F3 方向與F3同向D 由題給條件無法求合力大小 解析先以力F1和F2為鄰邊作平行四邊形 其合力與F3共線 大小F12 2F3如圖所示 合力F12再與第三個力F3合成求合力F合 可見F合 3F3 答案B 規(guī)律方法兩種求解合力方法的比較 1 作圖法求合力 需嚴格用同一標度作出力的圖示 作出規(guī)范的平行四邊形 才能較精確地求出合力的大小和方向 2 計算法求合力 只需作出力的示意圖 對平行四邊形的作圖要求也不太嚴格 重點是利用數(shù)學方法求解 往往適用于兩力的夾角是特殊角的情況 變式訓練 1 二力合成 多選 兩個共點力F1 F2大小不同 它們的合力大小為F 則 A F1 F2同時增大一倍 F也增大一倍B F1 F2同時增加10N F也增加10NC F1增加10N F2減少10N F一定不變D 若F1 F2中的一個增大 F不一定增大解析F1 F2同時增大一倍 F也增大一倍 選項A正確 F1 F2同時增加10N F不一定增加10N 選項B錯誤 F1增加10N F2減少10N F可能變化 選項C錯誤 若F1 F2中的一個增大 F不一定增大 選項D正確 答案AD 2 三力合成 多選 一物體同時受到同一平面內(nèi)的三個力的作用 這三個力的合力可能為零的是 A 5N 7N 8NB 5N 2N 3NC 1N 5N 10ND 1N 10N 10N解析兩個力的合力的范圍是 F1 F2 F F1 F2 三個力的合力的求法是 先求兩個力的合力 然后將這個合力與第三個力合成 得到總的合力 A選項中 前兩個力的合力范圍是2N F 12N 包含了8N在內(nèi) 這三個力的合力可為零 因此選項A正確 同理 選項B D正確 C錯誤 答案ABD 考點二力的分解力的分解常用的方法 例2 多選 如圖6所示 電燈的重力G 10N AO繩與頂板間的夾角為45 BO繩水平 AO繩的拉力為FA BO繩的拉力為FB 則 注意 要求按效果分解和正交分解兩種方法求解 圖6 解析效果分解法在結(jié)點O 燈的重力產(chǎn)生了兩個效果 一是沿AO向下的拉緊AO的分力F1 二是沿BO向左的拉緊BO繩的分力F2 分解示意圖如圖所示 答案AD 拓展延伸 在 例2 中 若將電燈換為重物 且AO BO兩根繩能夠承受的最大拉力相等 當逐漸增大重物的重力時 則哪根繩先斷裂 解析在結(jié)點O和重物的重力按效果分解如圖所示 由圖可知 F1 F2 又因為FA F1 FB F2 故當逐漸增大重物的重力時 AO繩先斷裂 答案AO繩先斷裂 反思總結(jié)1 力的分解問題選取原則 1 選用哪一種方法進行力的分解要視情況而定 一般來說 當物體受到三個或三個以下的力時 常利用三角形法或按實際效果進行分解 若這三個力中 有兩個力互相垂直 可選用正交分解法 2 當物體受到三個以上的力時 常用正交分解法 2 按實際效果分解力的一般思路 變式訓練 3 如圖7所示 用相同的彈簧測力計將同一個重物m 分別按甲 乙 丙三種方式懸掛起來 讀數(shù)分別是F1 F2 F3 F4 已知 30 則有 圖7A F4最大B F3 F2C F2最大D F1比其他各讀數(shù)都小 答案C 考點三對稱法解決非共面力問題在力的合成與分解的實際問題中 經(jīng)常遇到物體受四個以上的非共面力作用處于平衡狀態(tài)的情況 解決此類問題時要注意圖形結(jié)構(gòu)的對稱性特點 結(jié)構(gòu)的對稱性往往對應(yīng)著物體受力的對稱性 即某些力大小相等 例3 多選 2015 廣東理綜 19 如圖8所示 三條繩子的一端都系在細直桿頂端 另一端都固定在水平地面上 將桿豎直緊壓在地面上 若三條繩長度不同 下列說法正確的有 圖8A 三條繩中的張力都相等B 桿對地面的壓力大于自身重力C 繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零D 繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力 解析因三條繩長度不同 且彼此之間的夾角不確定 所以三條繩的張力大小不一定相等 但能確定三張力的合力方向為豎直向下 故選項A錯誤 桿對地面的壓力大小數(shù)值上等于桿的重力與三條繩拉力的豎直向下的分力之和 故選項B正確 由于桿豎直 繩子對桿的拉力在水平方向上的合力等于零 故選項C正確 繩子拉力的合力方向與桿的重力方向均豎直向下 故兩者不是一對平衡力 故選項D錯誤 答案BC 變式訓練 4 如圖9所示 置于水平地面的三腳架上固定著一質(zhì)量為m的照相機 三腳架的三根輕質(zhì)支架等長 且與豎直方向均成30 角 則每根支架中承受的壓力大小為 圖9 答案D 1 多選 兩個力的合力為50N 其中一個力為30N 那么另一個力的大小可能是 A 10NB 15NC 75ND 80N解析力F1 F2的合力大小范圍是 F1 F2 F F1 F2 由此可以判斷選項C D正確 答案CD 2 有三個共點力 其大小分別為20N 6N 15N 其合力的最大值 最小值分別為 A 41N 0B 41N 11NC 29N 4ND 41N 1N解析當所有力同向時合力最大 直接用代數(shù)和求解 如果三個力中有任意兩個力的合力范圍包含了第三個力 則合力有最小值為0 此時這兩個力的合力與第三個力等大反向 答案A 3 多選 將物體所受重力按力的效果進行分解 下列圖中正確的是 解析A項中物體重力分解為垂直于斜面的分力G1和沿斜面向下的分力G2 B項中物體的重力分解為沿兩條細繩使細繩張緊的分力G1和G2 A B兩項正確 C項中物體的重力應(yīng)分解為垂直于兩接觸面的分力G1和G2 故C項錯誤 D項中物體的重力分解為水平向左壓緊墻的分力G1和沿繩向下使繩張緊的分力G2 故D項正確 ABD 4 2014 山東理綜 14 如圖10所示 用兩根等長輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點 制成一簡易秋千 某次維修時將兩輕繩各剪去一小段 但仍保持等長且懸掛點不變 木板靜止時 F1表示木板所受合力的大小 F2表示單根輕繩對木板拉力的大小 則維修后 圖10A F1不變 F2變大B F1不變 F2變小C F1變大 F2變大D F1變小 F2變小 答案A 5 2016 北京海淀區(qū)模擬 如圖11所示 質(zhì)量為m的物體放在水平桌面上 在與水平方向成 角的拉力F作用下加速往前運動 已知物體與桌面間的動摩擦因數(shù)為 則下列判斷正確的是 圖11A 物體受到的摩擦力為Fcos B 物體受到的摩擦力為 mgC 物體對地面的壓力為mgD 物體受到地面的支持力為mg Fsin 解析對物體受力分析 如圖所示 物體對地面的壓力FN與地面對物體的支持力FN 是一對作用力與反作用力 則FN FN mg Fsin 故選項C錯誤 D正確 物體受到的摩擦力為Ff FN mg Fsin 故選項A B錯誤 答案D 小結(jié)巧記5個概念 合力 分力 共點力 力的合成 力的分解2個定則 平行四邊形定則 三角形定則4種方法 力的分解法 按實際效果分解和正交分解法 力的合成法 作圖法和計算法1個關(guān)系 合力與分力的關(guān)系 等效替代關(guān)系