高中物理 第3章 相互作用 5 力的分解課件 新人教版必修1.ppt

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5 力的分解,填一填,練一練,一、力的分解(見課本第64頁) 1.定義:求一個力的分力叫作力的分解。 2.力的分解原則:力的分解是力的合成的逆運算,同樣遵守平行四邊形定則。把一個已知力F作為平行四邊形的對角線,那么,與力F共點的平行四邊形的兩個鄰邊,就表示力F的兩個分力。 3.力的分解依據(jù): (1)一個力可以分解為兩個力,若沒有限制,同一個力可以分解為 無數(shù)對大小、方向不同的分力。 (2)在實際問題中,要依據(jù)力的作用效果分解。,,,,,,,,,填一填,練一練,二、矢量相加的法則(見課本第65、66頁) 1.矢量:既有大小,又有方向,合成時遵守平行四邊形定則或三角形定則的物理量。 2.標量:只有大小,沒有方向,求和時按照算術(shù)運算法則相加的物理量。 3.三角形定則:把兩個矢量首尾相接,從第一個矢量的始端指向第二個矢量的末端的有向線段就表示合矢量的大小和方向。三角形定則與平行四邊形定則實際上是一樣的。(如圖),,,,,,,,,填一填,練一練,填一填,練一練,(多選)生活中拉鏈在很多衣服上應(yīng)用,圖中是衣服上拉鏈的一部分,當我們拉拉鏈的時候,拉頭與拉鏈接觸處呈三角形,使很難直接分開的拉鏈拉開,關(guān)于其中的物理原理,以下說法正確的是( ) A.拉開拉鏈的時候,三角形的物體增大了拉拉鏈的拉力 B.拉開拉鏈的時候,三角形的物體將拉力分解為兩個較大的分力 C.拉開拉鏈的時候,三角形的物體將拉力分解為方向不同的兩個分力 D.以上說法都不正確,填一填,練一練,解析:拉頭與拉鏈的接觸處呈三角形,拉力分解為兩個分力,如圖所示,分力的大小大于拉力,且分力的方向不同,選項B、C正確,A、D錯誤。 答案:BC,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,對力的分解的討論 如圖,一個力F,如果沒有限制條件,能分解為多少對分力?,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,力分解時有解或無解,關(guān)鍵看代表合力的對角線與給定 的代表分力的有向線段是否能構(gòu)成平行四邊形(或三角形),若能,即有解;若不能,則無解。具體情況有以下幾種:,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題1】已知兩個共點力的合力為50 N,分力F1的方向與合力F的方向成30°角,分力F2的大小為30 N。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 解析:由于F2=30 NFsin 30°=25 N,故由力的矢量三角形定則可知,F1可有兩個值,F2有兩個可能的方向,如圖所示,故C對,A、B、D均錯。 答案:C,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練1 把豎直向下的90 N的力分解為兩個力,一個力在水平方向上且大小為120 N,另一個分力的大小為 ( ) A.30 N B.90 N C.120 N D.150 N 解析:由題意,根據(jù)平行四邊形定則作出力的分解示意圖如圖所示,根據(jù)勾股定理得 ,故選項A、B、C錯誤,D正確。 答案:D,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,力的效果分解 如圖所示,取一根細線,將細線的一端系在左手中指上,另一端系上一個重物。用一支鉛筆的一端頂在細線上的某一點,使鉛筆保持水平,鉛筆的另一端置于手掌心,細線的下段豎直向下。重物豎直向下拉細線的力產(chǎn)生什么作用效果?,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.根據(jù)一條對角線可以作出無數(shù)個平行四邊形,即有無數(shù)組解,但在實際分解時,一般要按力的實際作用效果分解,具體思路是,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,2.按實際效果分解的幾個實例:,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】 如圖所示,一個質(zhì)量為m=2 kg的均勻球體,放在傾角θ=37°的光滑固定斜面上,并被斜面上一個豎直的擋板擋住。求球體對擋板和斜面的壓力。(g取10 N/kg),探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:球的重力產(chǎn)生了兩個效果:使球垂直壓緊斜面和使球垂直壓緊擋板。如圖所示,將球的重力G分解為垂直于斜面的分力F1和垂直于擋板的分力F2,則,答案:對擋板壓力大小為15 N,方向向左;對斜面壓力大小為25 N,方向垂直斜面向下,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2 如圖所示,在用輕桿制成的三角形支架B點用一根細繩掛一個重力為120 N的重物G,已知θ=30°,求橫梁BC和斜梁AB所受力的大小(A、C處為光滑鉸鏈連接)。,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:豎直繩對B點的拉力大小等于物體的重力大小G,該力產(chǎn)生兩個效果:拉AB的力FAB和壓BC的力FBC,如圖所示。由幾何關(guān)系可得,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,力的正交分解法 如圖所示,人拉物塊向前加速運動,請思考: (1)物塊受幾個力?根據(jù)平行四邊形定則求這幾個力的合力簡便嗎? (2)用正交分解法求合力時,如何建立坐標系讓計算時簡單?,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,把力沿著兩個經(jīng)選定的互相垂直的方向分解叫力的正交分解法,在多個共點力作用下,運用正交分解法的目的是用代數(shù)運算公式來解決矢量的運算。在力的正交分解法中,分解的目的是求合力,尤其適用于物體受多個力的情況,力的正交分解的方法和步驟如下:,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題3】 在同一平面內(nèi)共點的四個力F1、F2、F3、F4的大小依次為19 N、40 N、30 N和15 N,方向如圖所示,求它們的合力(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)。,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析:如圖甲建立直角坐標系,把各個力分解到兩個坐標軸上,并求出x軸和y軸上的合力Fx和Fy,有 Fx=F1+F2cos 37°-F3cos 37°=27 N Fy=F2sin 37°+F3sin 37°-F4=27 N,即合力的大小約為38.2 N,方向與F1方向成45°夾角斜向上。 答案:合力的大小約為38.2 N,方向與F1方向成45°夾角斜向上,探究一,探究二,探究三,當堂檢測,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,1.(多選)將一個力F分解為兩個分力F1和F2,則下列說法中正確的是( ) A.F是物體實際受到的力 B.F1和F2兩個力在效果上可以取代力F C.物體受到F1、F2和F三個力的作用 D.F是F1和F2的合力 解析:物體實際受到的力是F,按照合力與分力的等效替代關(guān)系,兩個分力F1和F2在效果上與F相同,但不是物體實際受到的力。 答案:ABD,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,2.(多選)將力F分解為兩個不為零的力,下列情況具有唯一解的是( ) A.已知兩個分力的方向,并且不在同一直線上 B.已知一個分力的大小和另一分力的方向 C.已知兩個分力的大小 D.已知一個分力的大小和方向 解析:力F分解為不共線的唯一一對分力的條件為已知兩個分力的方向或已知同一個分力的大小和方向,選項A、D正確。已知一個分力的大小和另一個分力的方向或已知兩個分力的大小,力F一般可分解為兩對分力,選項B、C錯誤。 答案:AD,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,3.如圖所示,大小分別為F1、F2、F3的三個力恰好圍成封閉的直角三角形(頂角為直角),下列四個圖中,這三個力的合力最大的是( ) 解析:A選項中把F1平移到F2和F3的箭尾處,F1和F2構(gòu)成的平行四邊形的對角線正好和F3重合,即合力的大小為F3,方向與F3同向,則F1、F2、F3三個力的合力為2F3;同樣的方法,B選項中把F3平移,可以求得合力為零;C選項中把F2平移,可以求得合力為2F1;D選項中把F3平移,可以求得合力為2F2,又因為圖中的線段的長短表示力的大小,所以位于斜邊上的F1最大。 答案:C,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,4.已知豎直平面內(nèi)有一個大小為10 N的力作用于O點,該力與x軸正方向之間的夾角為30°,與y軸正方向之間的夾角為60°,現(xiàn)將它分解到x軸和y軸方向上,則( ),解析:畫出坐標系及受力情況,如圖所示,已知兩分力方向,作出平行四邊形,由三角形關(guān)系得Fx=Fcos 30°=5 N,Fy=Fsin 30°=5 N。,答案:B,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,5.如圖所示,直角三角形輕支架ABC的邊長AB=20 cm,BC=15 cm,在A點通過細繩懸掛一個重30 N的物體,則AB桿受拉力大小為多少?AC桿受壓力大小為多少?,探究三,當堂檢測,探究一,探究二,1,2,3,4,5,解析:將細繩的拉力分解為桿AB的拉力F1和桿AC的壓力F2,如圖所示,由相似三角形得,答案:40 N 50 N,