2022高中物理同步重難講練之相互作用 專題06 力的合成學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022高中物理同步重難講練之相互作用 專題06 力的合成學(xué)案 新人教版必修1 重難講練 1. 合力與分力的三性 2.合力與分力間的大小關(guān)系 當(dāng)兩分力F1、F2大小一定時: (1)最大值:兩力同向時合力最大,F(xiàn)=F1+F2,方向與兩力同向; (2)最小值:兩力方向相反時,合力最小,F(xiàn)=|F1-F2|,方向與兩力中較大的力同向; (3)合力范圍:兩分力的夾角θ(0°≤θ≤180°)不確定時,合力大小隨夾角θ的增大而減小,所以合力大小的范圍是:|F1-F2|≤F≤F1+F2. 3.三個力合力范圍的確定 (1)最大值:當(dāng)三個力方向相同時,合力F最大,F(xiàn)max=F1+F2+F3.

2、 (2)最小值:①若其中兩個較小的分力之和(F1+F2)≥F3時,合力的最小值為零,即Fmin=0;②若其中兩個較小的分力之和(F1+F2)

3、 A.大人的拉力可以看作兩個小孩拉力的合力 B.大人拉力一定等于兩個小孩拉力大小之和 C.兩個小孩兩手臂夾角θ越大,則拉力越小 D.兩個小孩兩手臂夾角θ越大,則拉力越大 【答案】AD 【解析】大人的拉力與兩小孩的拉力效果相同,A正確;由共點力的合成法則知合力一定,夾角越大,分力越大,故B、C錯,D正確。 【典例2】已知三個分力的大小依次為3 N、5 N、9 N,關(guān)于這三個分力的合力大小,下面給出了四個值:①0 N ②1 N?、? N④18 N.其中可能的是(  ) A.只有②③ B.只有①②③ C.只有②③④ D.只有①②④ 【答案】A  【跟蹤訓(xùn)練】 1

4、.(多選)關(guān)于F1、F2及它們的合力F,下列說法正確的是(  ) A.合力F一定與F1、F2共同作用產(chǎn)生的效果相同 B.兩力F1、F2一定是同種性質(zhì)的力 C.兩力F1、F2一定是同一物體受到的力 D.兩力F1、F2與F是物體同時受到的三個力 【答案】AC  【解析】只有同一個物體受到的力才能合成,分別作用在不同物體上的力不能合成,C正確;合力是對原來幾個分力的等效替代,各分力可以是不同性質(zhì)的力,合力與分力不能同時存在,A正確,B、D錯誤. 2.(多選)關(guān)于共點力,下列說法中正確的是(  ) A.作用在一個物體上的兩個力,如果大小相等、方向相反,這兩個力是共點力 B.作用在一

5、個物體上的兩個力,如果是一對平衡力,則這兩個力是共點力 C.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用點在同一點上,則這幾個力是共點力 D.作用在一個物體上的幾個力,如果它們的作用線相交于同一點,則這幾個力是共點力 【答案】BCD  【解析】根據(jù)共點力的概念,幾個力如果都作用在物體的同一點,或者它們的作用線相交于同一個點,這幾個力叫作共點力,所以選項C、D正確.一對平衡力一定作用在同一條直線上,它們一定是共點力,故選項B正確.對于選項A中所描述的兩個力,它們有可能一上一下,互相平行但不共點,所以A項錯誤. 3. 關(guān)于合力與其兩個分力的關(guān)系,正確的是(  ) A.合力的大小一定大于小的

6、分力、小于大的分力 B.合力的大小隨兩分力夾角的增大而增大 C.合力的大小一定大于任意一個分力 D.合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力 【答案】D 【解析】 根據(jù)平行四邊形定則可知:兩個共點力的合力的大小不一定大于小的分力,如下圖甲,也不一定小于大的分力,如下圖乙;合力的大小也不隨夾角的增大而增大如下圖丙;并且也不一定大于任意一個分力。 4. 以下關(guān)于分力和合力的關(guān)系的敘述中,正確的是(  ) A.合力和它的兩個分力同時作用于物體上 B.合力的大小等于兩個分力大小的代數(shù)和 C.合力可能小于它的任一個分力 D.合力的大小可能等于某一個分力的大小 【答案】

7、CD  5.物體受兩個共點力F1和F2作用,其大小分別是F1=6 N,F(xiàn)2=10 N,則無論這兩個力之間的夾角為何值,它們的合力不可能是(  ) A.5 N   B.10 N    C.16 N   D.18 N 【答案】D  【解析】F1=6 N,F(xiàn)2=10 N,所以10 N-6 N≤F≤6 N+10 N,即4 N≤F≤16 N,所以不可能的是選項D. 二、合力的計算方法 1.作圖法 根據(jù)平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形,后用測量工具測量出合力的大小、方向,具體操作流程如下: 2.計算法 (1)兩分力共線時: ①若F1與F2方向相同,

8、則合力大小F=F1+F2,方向與F1和F2的方向相同; ②若F1與F2方向相反,則合力大小F=|F1-F2|,方向與F1和F2中較大的方向相同. (2)兩分力不共線時:可以先根據(jù)平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖,然后由幾何知識求解對角線,即為合力. 以下為求合力的兩種常見特殊情況: 類型 作圖 合力的計算 兩分力相 互垂直 大小:F= 方向:tan θ= 兩分力等 大,夾角 為θ 大?。篎=2F1cos 方向:F與F1夾角為 【典例3】設(shè)有三個力同時作用在質(zhì)點P上,它們的大小和方向相當(dāng)于正六邊形的兩條邊和一條對角線,如圖所示,這三個力中最小的力的

9、大小為F,則這三個力的合力等于(  ) A.3F B.4F C.5F D.6F 【答案】A  【典例4】(2019屆寧夏石嘴山市第三中學(xué)高三上第一次月考(開學(xué))) 某物體在四個共點力作用下處于平衡狀態(tài),若F4的方向沿逆時針方向轉(zhuǎn)過60°角,但其大小保持不變,其余三個力的大小和方向均保持不變,此時物體受到的合力的大小為(  ) A. 0 B. F4 C. F4 D. 2F4 【答案】B 【典例5】如圖所示,水平橫梁一端A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪B.一輕繩的一端

10、C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量為m=10 kg的重物,∠CBA=30°,則滑輪受到繩子的作用力大小為(g取10 N/kg)(  ) A.50 N B.60 N C.120 N D.100 N 【答案】D  【解析】輕繩跨過滑輪,BC段、BD段拉力F1=F2=mg=100 N,夾角為120°,根據(jù)平行四邊形定則,二力合成如圖所示. 由于F1=F2,所以平行四邊形為菱形,又因為∠DBE=60°,所以△BDE為等邊三角形,所以F1、F2的合力F=F1=F2=100 N,即繩子對滑輪的作用力大小為100 N,選項D正確. 【跟蹤訓(xùn)練】 1.兩個大小分別為10N、1

11、2N的共點力,它們合力的大小可能是() A. 23N B. 25N C. 1N D. 9N 【答案】D 【解析】兩力合成時,合力范圍為:;故合力范圍為:,所以選項D正確,ABC錯誤。 2. 兩個共點力的大小分別為F1和F2,作用于物體的同一點.兩力同向時,合力為A,兩力反向時,合力為B,當(dāng)兩力互相垂直時合力為( ) A. B. C. D. 【答案】B 【解析】由題意知 F1+F2=A,F(xiàn)1-F2=B, 故,. 當(dāng)兩力互相垂直時, 合力 3.大小分別為5 N、7 N和9 N的三個力合成,其合力F大小的范圍

12、為(  ) A. 2 N≤F≤20 N B. 3 N≤F≤21 N C. 0≤F≤20 N D. 0≤F≤21 N 【答案】D 【點睛】當(dāng)三個力同向時,合力最大;判斷合力的最小值看合力能否為零,若能為零,最小值是0.若不能為零,則最小值等于較小的兩個力同向與較大的一個力反向而得到的合力. 4.兩個力夾角為θ1時合力為F1,夾角為θ2時,合力F2,下列關(guān)系正確的是 (? ) A. 若θ1<θ2,則F1 =F2 B. 若θ1>θ2,則F1<F2。 C. 若θ1>θ2,則F1<F2

13、 D. 若θ1<θ2,則F1>F2。 【答案】C 【解析】由力的合成方法可知,二力合成時,夾角越大,合力越小,故C正確,ABD錯誤。 5.如圖所示,一條小船在河中向正東方向行駛,船上掛起一風(fēng)帆,帆受側(cè)向風(fēng)作用,風(fēng)力大小F1為100 N,方向為東偏南30°,為了使船受到的合力能恰沿正東方向,岸上一人用一根繩子拉船,繩子取向與河岸垂直,求出風(fēng)力和繩子拉力的合力大小及繩子拉力F2的大?。? 【答案】 50 N 50 N 【解析】 如圖所示, 以F1、F2為鄰邊作平行四邊形, 使合力F沿正東方向,則 F=F1cos 30°=100× N=50 N F2=F1

14、sin 30°=100× N=50 N. 模擬提升 1.(2017-2018學(xué)年云南省昆明市黃岡實驗學(xué)校高一下期末) 關(guān)于合力和分力,下列說法中正確的是 A. 合力一定大于分力 B. 合力大小可能等于分力 C. 其中一個分力增大合力一定增大 D. 物體可以同時受合力和分力作用 【答案】B 【解析】 D、合力與分力是等效替代關(guān)系,合力產(chǎn)生的作用效果與分力共同作用的效果相同,因而合力與分力不是同時作用在物體上,故D錯誤; 故選B。 2.(2017-2018湖南省長郡中學(xué)高二下期中) 兩位同學(xué)用同樣大小的力共同提起一桶水,桶和水的總重量為G,下列說法中不正確的是

15、 A. 每人的作用力最大值等于G B. 每人的作用力最小值等于 C. 兩人的合力一定等于G D. 兩人的作用力之間的夾角越小越省力 【答案】A 3.(2017-2018學(xué)年上海市金山中學(xué)高二下期中) 如圖,重為G 的體操運動員在進行體操比賽時,有兩手臂對稱支撐、豎直倒立靜止的比賽動作,設(shè)兩臂夾角為θ,則( ) A. 當(dāng)θ=60°時,運動員單手所受地面的支持力大小為G B. 當(dāng)θ=120°時,運動員單手所受地面的支持力大小為G C. 當(dāng)θ不同時,運動員受到的合力不同 D. 當(dāng)θ不同時,運動員與地面之間的相互作用力不相等 【答案】A D:θ不同時

16、,運動員處于靜止?fàn)顟B(tài),運動員受重力和地面對運動員的作用力,則地面對運動員的作用力始終與重力平衡。故θ不同時,運動員與地面之間的相互作用力相等,D項錯誤。 4.(2017-2018學(xué)年廣西貴港市覃塘高級中學(xué)高一下期末) 如圖所示,OA、OB是兩根等長的輕質(zhì)細繩,O點的下方拴了一個重為G的小球。若OA繩的拉力大小為F1,OB繩的拉力大小為F2。下列說法正確的是 A. F1小于F2 B. 不管OA和OB之間的夾角為多大,F(xiàn)1、F2不可能都大于G C. 當(dāng)OA和OB之間的夾角為90°時, D. 當(dāng)OA和OB之間的夾角為120°時,F(xiàn)1=F2=G 【答案】D 【解析】A、對結(jié)點O受力

17、分析,受兩個拉力和向下的重力,設(shè),OA與OB的夾角為θ,根據(jù)對稱性可知F1=F2,A錯誤。B、由三力平衡F合=0,由合成法克得,則當(dāng)時,有,B錯誤。C、D、由平衡表達式可知,當(dāng)時,;當(dāng)時,,C錯誤,D正確。故選D。 5.(2017河南省鄭州外國語學(xué)校高一上期中) 在 xy 平面內(nèi)作用于 O 點的三個力處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)其中一個力的大小為 F1 ,沿 y 軸正方向,力 F2 大 小未知,方向與 x 軸負(fù)方向夾角為q ,如圖所示。下列關(guān)于第三個力 F3 的判斷正確的是( ) A. 力 F3 只能在第四象限 B. 力 F3 與 F2 夾角越小,則 F2 和 F3 的合力越小 C.

18、 力 F3 可能在第一象限的任意區(qū)域 D. 力 F3 的最小值為 F1 cosq 【答案】D 【解析】三力平衡時,三個力中任意兩個力的合力與第三個力等值、反向、共線;題中第三個力與已知的兩個力平衡. 三力平衡時,三個力中任意兩個力的合力與第三個力等值、反向、共線,如圖 6.(2017-2018學(xué)年河北省邢臺市高二下期末) 有三只豹子在搶食一獵物,三只豹子沿水平方向用大小分別為,,的力拖動獵物。若豹子的方位不確定,則這三個力的合力的最小值和最大值分別為( ) A. B. C. D. 【答案】D

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