（江蘇專用）2020版高考物理新增分大一輪復習 第二章 相互作用 第2講 力的合成與分解課件.ppt

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,第二章相互作用,第2講力的合成與分解,,大一輪復習講義,,NEIRONGSUOYIN,內容索引,過好雙基關,研透命題點,隨堂測試,回扣基礎知識訓練基礎題目,細研考綱和真題分析突破命題點,隨堂檢測檢測課堂學習效果,課時作業(yè),限時訓練練規(guī)范練速度,,過好雙基關,,,,一、力的合成,,,1.合力與分力(1)定義：如果幾個力共同作用產生的效果與一個力的作用效果相同，這一個力就叫做那幾個力的，那幾個力叫做這一個力的.(2)關系：合力與分力是關系.2.共點力作用在物體的同一點，或作用線交于一點的幾個力.如圖1均為共點力.,合力,分力,等效替代,圖1,3.力的合成(1)定義：求幾個力的的過程.(2)運算法則①平行四邊形定則：求兩個互成角度的分力的合力，可以用表示這兩個力的線段為作平行四邊形，這兩個鄰邊之間的就表示合力的大小和方向.如圖2甲所示，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力.,合力,鄰邊,對角線,圖2,②三角形定則：把兩個矢量的首尾順次連接起來，第一個矢量的首到第二個矢量的尾的為合矢量.如圖乙，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為合力.,有向線段,自測1如圖3所示，兩個共點力F1、F2的大小一定，夾角θ是變化的，合力為F.在θ角從0逐漸增大到180的過程中，合力F的大小變化情況為A.從最小逐漸增加到最大B.從最大逐漸減小到零C.從最大逐漸減小到最小D.先增大后減小,√,圖3,解析在兩分力大小一定的情況下，合力隨著分力間夾角的增大而減小，夾角為0時合力最大，夾角為180時合力最小，為|F1－F2|，C項正確.,1.定義：求一個力的的過程.力的分解是的逆運算.2.遵循的原則(1)定則.(2)三角形定則.3.分解方法(1)效果分解法.如圖4所示，物體重力G的兩個作用效果，一是使物體沿斜面下滑，二是使物體壓緊斜面，這兩個分力與合力間遵循平行四邊形定則，其大小分別為G1＝Gsinθ，G2＝Gcosθ.(2)正交分解法.,,二、力的分解,,,平行四邊形,分力,圖4,力的合成,自測2(多選)如圖5所示，把光滑斜面上物體的重力mg分解為F1、F2兩個力，下列說法中正確的是A.F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力，F(xiàn)2是物體對斜面的壓力B.物體受到mg、FN、F1、F2共4個力的作用C.物體受到的合力為mgsinθ，方向沿斜面向下D.力FN、F1、F2這3個力的作用效果和mg與FN兩個力的作用效果相同,√,圖5,√,解析F1、F2兩個力是mg的兩個正交分力，它們的作用效果與重力mg等效，F(xiàn)1的作用是使物體沿斜面下滑，F(xiàn)2的作用是使物體壓緊斜面.物體只受重力mg和斜面對物體的支持力FN的作用.綜上所述，選項C、D正確.,,三、矢量和標量,,,1.矢量：既有大小又有的物理量，疊加時遵循定則，如速度、力等.2.標量：只有大小沒有的物理量，求和時按法則相加，如路程、速率等.,代數(shù),方向,平行四邊形,方向,自測3下列各組物理量中全部是矢量的是A.位移、速度、加速度、力B.位移、時間、速度、路程C.力、位移、速率、加速度D.速度、加速度、力、路程,√,,研透命題點,,,1.兩個共點力的合成：|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，即兩個力大小不變時，其合力隨夾角的增大而減小，當兩力反向時，合力最小；當兩力同向時，合力最大.2.三個共點力的合成：(1)最大值：三個力共線且同向時，其合力最大，為F1＋F2＋F3.(2)最小值：任取兩個力，求出其合力的范圍，如果第三個力在這個范圍之內，則三個力的合力的最小值為零，如果第三個力不在這個范圍內，則合力的最小值為最大的一個力減去另外兩個較小的力的大小之和.,,,,命題點一力的合成,3.幾種特殊情況的共點力的合成,例1如圖6所示，物體只受到同一平面內三個力的作用，圖中線段的長短表示力的大小，其中力F1與OO′成θ＝30角，下圖中能正確描述該物體獲得加速度方向的是,圖6,√,解析由于題圖中線段的長短表示力的大小，箭頭表示力的方向，利用幾何知識，首先以F1和F3為鄰邊作平行四邊形，F(xiàn)1和F3這兩個鄰邊之間的對角線為F1和F3的合力F13，然后以F2和F13為鄰邊作平行四邊形，其兩鄰邊之間的對角線為F2和F13的合力F213，可知合力F213與水平虛線的夾角β＜30，選項B正確.,變式1(2018揚州中學5月模擬)如圖7所示，我國海軍在南海某空域舉行實兵對抗演練，某一直升機在勻速水平飛行過程中遇到突發(fā)情況，立即改為沿虛線斜向下減速飛行，則空氣對其作用力可能是A.F1B.F2C.F3D.F4,√,圖7,解析因為直升機沿虛線方向斜向下減速飛行，故合力F沿虛線向上，直升機受到豎直向下的重力以及空氣作用力兩個力，要想合力沿虛線向上，則根據(jù)矢量三角形可得空氣對其作用力可能為F1，如圖所示.,變式2(2018金陵中學)如圖8所示，一個“Y”形彈弓頂部跨度為L，兩根相同的橡皮條自由長度均為L，在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長度不計)做成裹片.若橡皮條的彈力與形變量的關系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)均為k，發(fā)射彈丸時每根橡皮條的最大長度為2L(彈性限度內)，求發(fā)射過程中裹片對彈丸的最大作用力.,圖8,解析根據(jù)胡克定律知，每根橡皮條長度最大時的彈力F彈＝k(2L－L)＝kL.設此時兩根橡皮條的夾角為θ，如圖所示，,1.效果分解法按力的作用效果分解(思路圖),,,,命題點二力的分解,2.正交分解法(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法.(2)建立坐標軸的原則：一般選共點力的作用點為原點，在靜力學中，以少分解力和容易分解力為原則(使盡量多的力分布在坐標軸上)；在動力學中，往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系.(3)方法：物體受到多個力F1、F2、F3、…作用，求合力F時，可把各力向相互垂直的x軸、y軸分解.x軸上的合力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋…y軸上的合力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋…合力大小F＝合力方向：與x軸夾角為θ，則tanθ＝,例2(2017南通市第三次調研)如圖9所示，輕質工件通過輕質桿與滑塊B連接，當作用在滑塊B上的水平推力F＝100N時，整個裝置靜止，此時α＝30.已知滑塊與水平面間的摩擦力不計，則工件上受到的壓力大小為A.100NB.100NC.50ND.200N,圖9,√,對工件受力分析如圖乙所示，其中F2′＝F2，,變式3(2017南京市、鹽城市一模)如圖10所示，高空走鋼絲的表演中，若表演者走到鋼絲中點時，使原來水平的鋼絲下垂與水平面成θ角，不計鋼絲質量，此時鋼絲上的彈力應是表演者和平衡桿重力的,圖10,√,變式4(2018南京市多校第一次聯(lián)考)減速帶是交叉路口常見的一種交通設施，車輛駛過減速帶時要減速，以保障行人的安全.當汽車前輪剛爬上減速帶時，減速帶對車輪的彈力為F，下圖中彈力F畫法正確且分解合理的是,√,解析減速帶對車輪的彈力方向垂直車輪和減速帶的接觸面，指向受力物體，故A、C錯誤；按照力的作用效果分解，將F分解為水平方向和豎直方向，水平方向的分力產生的效果減慢汽車的速度，豎直方向的分力產生向上運動的作用效果，故B正確，D錯誤.,結論：把一個力對稱分解為兩大小相等的分力，兩分力夾角越大，兩分力越大.,例3(2018蘇州市質檢)家中廚房中用的菜刀、木工用的斧頭等，其橫截面可簡化為一個等腰三角形，如圖11所示，在物理中稱為劈，設劈頂角∠ACB＝2θ，劈的重力不計，當垂直劈背加上壓力F后，兩側劈面對物體的作用力為多少？頂角的大小會產生什么影響？,圖11,答案見解析,,一個結論的應用,,拓展點,解析劈背上加壓力F后，產生的效果是沿垂直AC、BC兩側面方向把物體推開，因此將F沿這兩個方向分解，畫出力分解的平行四邊形，如圖所示，,劈的頂角2θ較小時，θ角較小，sinθ較小，加上同樣的壓力F后，兩側面推開物體的力較大，反之，劈的頂角較大時，在同樣的壓力下兩側面推開物體的力較小.因此鋒利的刀具，其刀口必定做得很簿，但刀口較薄時，強度就差了，使用中容易“卷刃”，所以應用中要兼顧這兩個方面.,變式5(多選)(2017錫山中學模擬)如圖12所示，吊車用兩根等長的繩子OA和OB將質量分布均勻的鐵板勻速吊離地面，下列說法中正確的是A.繩越長，每根繩對鐵板拉力越小B.繩越長，兩根繩對鐵板拉力的合力越小C.兩根繩子對鐵板拉力的合力豎直向上D.兩根繩子對鐵板的拉力和鐵板的重力是共點力,圖12,√,√,√,解析對繩OA和OB的拉力應用平形四邊形定則求合力，如圖：根據(jù)平衡條件，兩繩子拉力的合力始終等于鐵板的重力，即大小不變，方向始終豎直向上，當繩子變長后，兩繩夾角變小，但其合力不變，由圖可以看出繩子拉力變小，故A、C正確，B錯誤；由共點力的定義知，兩根繩子對鐵板的拉力和鐵板的重力是共點力，D正確.,,隨堂測試,,,1.某物體同時受到同一平面內的三個共點力作用，在如圖13所示的四種情況中(坐標紙中每格邊長表示1N大小的力)，該物體所受的合外力大小正確的是A.甲圖中物體所受的合外力大小等于4NB.乙圖中物體所受的合外力大小等于2NC.丙圖中物體所受的合外力大小等于0D.丁圖中物體所受的合外力大小等于0,1,2,3,4,5,圖13,√,解析題圖甲，先將F1與F3直接合成，再以3N和4N為鄰邊畫平行四邊形，并結合勾股定理知合力的大小為5N，A項錯誤；題圖乙，先將F1與F3正交分解，再合成，求得合力的大小等于5N，B項錯誤；題圖丙，可將F3正交分解，求得合力的大小等于6N，C項錯誤；根據(jù)三角形定則，題圖丁中合力的大小等于0，D項正確.,1,2,3,4,5,2.(2018鹽城中學段考)2011年10月7日～16日在日本東京舉行的第43屆世界體操錦標賽上，我國選手陳一冰勇奪吊環(huán)冠軍，成就世錦賽四冠王.比賽中他先雙手撐住吊環(huán)，然后身體下移，雙臂緩慢張開到圖14所示位置，此時連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為θ.已知他的體重為G，吊環(huán)和繩索的重力不計.則每條繩索的張力為,圖14,√,1,2,3,4,5,解析對陳一冰受力分析，簡化如圖：由共點力的平衡可知，在豎直方向上：2Fcosθ＝G,1,2,3,4,5,3.(多選)如圖15所示，質量為m的物體在恒力F作用下沿水平地面做勻速直線運動，物體與地面間動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，則物體受到的摩擦力的大小為A.FsinθB.FcosθC.μ(Fsinθ＋mg)D.μ(mg－Fsinθ),圖15,√,√,1,2,3,4,5,解析先對物體進行受力分析，如圖所示，然后將力F進行正交分解，水平方向F1＝Fcosθ，豎直方向F2＝Fsinθ.由力的平衡條件可得F1＝Ff，F(xiàn)2＋G＝FN，又滑動摩擦力Ff＝μFN，重力G＝mg，即可得Ff＝Fcosθ＝μ(Fsinθ＋mg).,1,2,3,4,5,4.(2019淮安中學期初)疊羅漢是一種二人以上層層疊成各種造型的游戲娛樂形式，也是一種高難度的雜技.圖16所示為六人疊成的三層靜態(tài)造型，假設每個人的重量均為G，下面五人的背部呈水平狀態(tài)，則最底層中間的人的一只腳對水平地面的壓力約為,圖16,√,1,2,3,4,5,5.如圖17甲，某工地上起重機將重為G的正方形工件緩緩吊起.四根等長的鋼繩(質量不計)，一端分別固定在正方形工件的四個角上，另一端匯聚于一處掛在掛鉤上，繩端匯聚處到每個角的距離均與正方形的對角線長度相等(如圖乙).則每根鋼繩的受力大小為,圖17,√,1,2,3,4,5,,課時作業(yè),,,1.三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關于它們合力F的大小，下列說法中正確的是A.F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一個大C.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要適當調整它們之間的夾角，一定能使合力為零D.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要適當調整它們之間的夾角，一定能使合力為零,,,,雙基鞏固練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,√,2.已知F1、F2兩個共點力的合力為50N，分力F1的方向與合力F的方向成30角，分力F2的大小為30N.則A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有兩個可能的方向D.F2可取任意方向,√,3.下圖中按力的作用效果分解正確的是,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,4.如圖1所示，艦載機保持牽引力F大小不變在勻速航行的航母上降落時受到阻攔而靜止，此時阻攔索夾角θ＝120，空氣阻力和甲板阻力不計，則阻攔索承受的張力大小為,圖1,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,5.如圖2，小麗同學用兩根一樣長的繩子拴住一只鉤碼，拉住繩子兩頭使鉤碼懸停在空中，保持兩手處于同一高度，慢慢增大兩繩的夾角，則A.兩繩拉力將減小B.兩繩拉力將增大C.兩繩拉力的合力將減小D.兩繩拉力的合力將增大,圖2,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,6.(2018鹽城中學)生活中的物理知識無處不在.如圖3所示是我們衣服上的拉鏈的一部分，在把拉鏈拉開的時候，我們可以看到有一個類似三角形的東西在兩鏈中間運動，使很難直接分開的拉鏈很容易地被拉開，關于其中的物理原理，下列說法中正確的是A.在拉開拉鏈的時候，三角形的物體增大了分開拉鏈的力B.在拉開拉鏈的時候，三角形的物體只是為了將拉鏈分開，并沒有增大拉力C.在拉開拉鏈的時候，三角形的物體增大了分開拉鏈的力，但合上拉鏈時減小了合上的力D.以上說法都不正確,圖3,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,7.(2018泰州中學期中)如圖4，將一根長為L的彈性細繩左右兩端固定在同一水平線上相距為L的M、N兩點時，彈性細繩恰為自然長度，現(xiàn)將一重量為G的鉤碼掛在繩上P點，鉤碼掛鉤光滑，靜止時MPN恰構成一正三角形.假設彈性細繩中的彈力與彈性細繩的伸長之間的關系遵循胡克定律，彈性細繩沒超過彈性限度，則彈性細繩的勁度系數(shù)為,圖4,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,8.(2018鹽城市期中考試)如圖5所示，質量為m的重物懸掛在輕質的支架上，斜梁OB與豎直方向的夾角為θ.設水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點的彈力分別為F1和F2，以下結果正確的是,圖5,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,9.如圖6所示，一個物體由繞過定滑輪的繩拉著，分別用圖中所示的三種情況拉住物體靜止不動.在這三種情況下，若繩的張力分別為FT1、FT2、FT3，定滑輪對軸心的作用力分別為FN1、FN2、FN3，滑輪的摩擦、質量均不計，則A.FT1＝FT2＝FT3，F(xiàn)N1＞FN2＞FN3B.FT1＞FT2＞FT3，F(xiàn)N1＝FN2＝FN3C.FT1＝FT2＝FT3，F(xiàn)N1＝FN2＝FN3D.FT1＜FT2＜FT3，F(xiàn)N1＜FN2＜FN3,√,圖6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析物體靜止時繩的張力等于物體重力的大小，所以FT1＝FT2＝FT3＝mg.與物體連接的這一端，繩對定滑輪的作用力FT的大小也為mg，作出三種情況下定滑輪的受力圖，如圖所示，可知FN1＞FN2＞FN3，故選項A正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,10.如圖7所示，用滑輪將質量為m1、m2的兩物體懸掛起來，忽略滑輪和繩的重力及一切摩擦，使得0<θ<180，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，關于m1、m2的大小關系不可能的是A.m1必大于m2B.m1必大于C.m1可能等于m2D.m1可能大于m2,√,圖7,,,,綜合提升練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,11.(多選)如圖8所示，輕質不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿M、N上的a、b兩點，懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的，掛于繩上處于靜止狀態(tài).如果只人為改變一個條件，當衣架靜止時，下列說法正確的是A.繩的右端上移到b′，繩子拉力不變B.將桿N向右移一些，繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小，繩子拉力越小D.若換掛質量更大的衣服，則衣架懸掛點右移,圖8,√,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析設兩桿間距離為d，繩長為l，Oa、Ob段長度分別為la和lb，則l＝la＋lb，兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β，受力分析如圖所示.繩子中各部分張力相等，F(xiàn)a＝Fb＝F，則α＝β.由平衡條件知2Fcosα＝mg，又d＝lasinα＋lbsinα＝lsinα，即sinα＝，F(xiàn)＝，繩子的一端沿桿移動時，d和l均不變，則sinα為定值，α為定值，cosα為定值，繩子的拉力保持不變，故選項A正確，C錯誤；將桿N向右移一些，d增大，則sinα增大，cosα減小；繩子的拉力增大，故選項B正確；若換掛質量更大的衣服，d和l均不變，繩中拉力增大，但衣服的位置不變，選項D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,