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

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基礎(chǔ)課時(shí)5力的合成與分解 知識(shí)梳理 知識(shí)點(diǎn)一 力的合成和分解1 合力與分力 1 定義 如果一個(gè)力 跟幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的效果相同 這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 原來(lái)那幾個(gè)力叫做 2 關(guān)系 合力和分力是 的關(guān)系 2 共點(diǎn)力作用在物體的 或作用線的 交于一點(diǎn)的力 如下圖1所示均是共點(diǎn)力 產(chǎn)生的效果 合力 分力 等效替代 同一點(diǎn) 延長(zhǎng)線 圖1 3 力的合成 1 定義 求幾個(gè)力的 的過(guò)程 2 運(yùn)算法則 平行四邊形定則 求兩個(gè)互成角度的 的合力 可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形 這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的 和 如圖2甲所示 合力 共點(diǎn)力 大小 方向 三角形定則 把兩個(gè)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(gè)分力一定時(shí) 夾角 越大 合力越小 2 合力一定時(shí) 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(gè)已知力的 的過(guò)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(gè)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(gè)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(shí)點(diǎn)二 矢量和標(biāo)量1 矢量 既有大小又有 的量 相加時(shí)遵從 2 標(biāo)量 只有大小 方向的量 求和時(shí)按 相加 平行四邊形定則 沒(méi)有 代數(shù)法則 方向 診斷自測(cè) 1 多選 關(guān)于幾個(gè)力及其合力 下列說(shuō)法正確的是 A 合力的作用效果跟原來(lái)那幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同B 合力與原來(lái)那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上C 合力的作用可以替代原來(lái)那幾個(gè)力的作用D 求幾個(gè)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(gè)分力的共同作用效果相同 合力可以替代那幾個(gè)分力 但不能認(rèn)為合力與分力同時(shí)作用在物體上 選項(xiàng)A C正確 B錯(cuò)誤 力是矢量 所以求合力時(shí)遵守平行四邊形定則 選項(xiàng)D正確 答案ACD 2 多選 下列說(shuō)法正確的是 A 兩個(gè)力的合力一定大于任一個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)力的合力最大的為C圖 答案C 4 一位體操運(yùn)動(dòng)員在水平地面上做倒立動(dòng)作 下列圖中沿每個(gè)手臂受到的力最大的是 解析以人為研究對(duì)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(shí) 兩分力的夾角越大 兩分力越大 故選項(xiàng)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(duì)斜面的壓力B 物體對(duì)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(duì)物體的支持力 靜摩擦力 F1和F2共五個(gè)力的作用 解析重力G是物體受的力 其兩個(gè)分力分別為F1和F2 故選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)C錯(cuò)誤 F1 F2不能與物體的重力G同時(shí)作為物體受到的力 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 物體對(duì)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(xiàng)B正確 答案B 考點(diǎn)一共點(diǎn)力的合成1 合力大小的范圍 1 兩個(gè)共點(diǎn)力的合成 F1 F2 F F1 F2 即兩個(gè)力的大小不變時(shí) 其合力隨夾角的增大而減小 當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí) 合力最小 為 F1 F2 當(dāng)兩力同向時(shí) 合力最大 為F1 F2 2 三個(gè)共點(diǎn)力的合成 三個(gè)力共線且同向時(shí) 其合力最大為F F1 F2 F3 以這三個(gè)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(gè)力減去另外兩個(gè)力的大小之和 2 共點(diǎn)力合成的方法 1 作圖法 2 計(jì)算法 例1 一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)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(zhǎng)相等 則下列說(shuō)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(wú)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(gè)力F3合成求合力F合 可見(jiàn)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(yán)格用同一標(biāo)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(jì)算法求合力 只需作出力的示意圖 對(duì)平行四邊形的作圖要求也不太嚴(yán)格 重點(diǎn)是利用數(shù)學(xué)方法求解 往往適用于兩力的夾角是特殊角的情況 變式訓(xùn)練 1 二力合成 多選 兩個(gè)共點(diǎn)力F1 F2大小不同 它們的合力大小為F 則 A F1 F2同時(shí)增大一倍 F也增大一倍B F1 F2同時(shí)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(gè)增大 F不一定增大解析F1 F2同時(shí)增大一倍 F也增大一倍 選項(xiàng)A正確 F1 F2同時(shí)增加10N F不一定增加10N 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 F1增加10N F2減少10N F可能變化 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 若F1 F2中的一個(gè)增大 F不一定增大 選項(xiàng)D正確 答案AD 2 三力合成 多選 一物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)力的作用 這三個(gè)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(gè)力的合力的范圍是 F1 F2 F F1 F2 三個(gè)力的合力的求法是 先求兩個(gè)力的合力 然后將這個(gè)合力與第三個(gè)力合成 得到總的合力 A選項(xiàng)中 前兩個(gè)力的合力范圍是2N F 12N 包含了8N在內(nèi) 這三個(gè)力的合力可為零 因此選項(xiàng)A正確 同理 選項(xiàng)B D正確 C錯(cuò)誤 答案ABD 考點(diǎn)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(diǎn)O 燈的重力產(chǎn)生了兩個(gè)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(dāng)逐漸增大重物的重力時(shí) 則哪根繩先斷裂 解析在結(jié)點(diǎn)O和重物的重力按效果分解如圖所示 由圖可知 F1 F2 又因?yàn)镕A F1 FB F2 故當(dāng)逐漸增大重物的重力時(shí) AO繩先斷裂 答案AO繩先斷裂 反思總結(jié)1 力的分解問(wèn)題選取原則 1 選用哪一種方法進(jìn)行力的分解要視情況而定 一般來(lái)說(shuō) 當(dāng)物體受到三個(gè)或三個(gè)以下的力時(shí) 常利用三角形法或按實(shí)際效果進(jìn)行分解 若這三個(gè)力中 有兩個(gè)力互相垂直 可選用正交分解法 2 當(dāng)物體受到三個(gè)以上的力時(shí) 常用正交分解法 2 按實(shí)際效果分解力的一般思路 變式訓(xùn)練 3 如圖7所示 用相同的彈簧測(cè)力計(jì)將同一個(gè)重物m 分別按甲 乙 丙三種方式懸掛起來(lái) 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(diǎn)三對(duì)稱(chēng)法解決非共面力問(wèn)題在力的合成與分解的實(shí)際問(wèn)題中 經(jīng)常遇到物體受四個(gè)以上的非共面力作用處于平衡狀態(tài)的情況 解決此類(lèi)問(wèn)題時(shí)要注意圖形結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性往往對(duì)應(yīng)著物體受力的對(duì)稱(chēng)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(xì)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(zhǎng)度不同 下列說(shuō)法正確的有 圖8A 三條繩中的張力都相等B 桿對(duì)地面的壓力大于自身重力C 繩子對(duì)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(duì)平衡力 解析因三條繩長(zhǎng)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?yàn)樨Q直向下 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 桿對(duì)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(xiàng)B正確 由于桿豎直 繩子對(duì)桿的拉力在水平方向上的合力等于零 故選項(xiàng)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(duì)平衡力 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 答案BC 變式訓(xùn)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(jī) 三腳架的三根輕質(zhì)支架等長(zhǎng) 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(gè)力的合力為50N 其中一個(gè)力為30N 那么另一個(gè)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(xiàng)C D正確 答案CD 2 有三個(gè)共點(diǎn)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(dāng)所有力同向時(shí)合力最大 直接用代數(shù)和求解 如果三個(gè)力中有任意兩個(gè)力的合力范圍包含了第三個(gè)力 則合力有最小值為0 此時(shí)這兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力等大反向 答案A 3 多選 將物體所受重力按力的效果進(jìn)行分解 下列圖中正確的是 解析A項(xiàng)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(xiàng)中物體的重力分解為沿兩條細(xì)繩使細(xì)繩張緊的分力G1和G2 A B兩項(xiàng)正確 C項(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤 D項(xiàng)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(xiàng)正確 ABD 4 2014 山東理綜 14 如圖10所示 用兩根等長(zhǎng)輕繩將木板懸掛在豎直木樁上等高的兩點(diǎn) 制成一簡(jiǎn)易秋千 某次維修時(shí)將兩輕繩各剪去一小段 但仍保持等長(zhǎng)且懸掛點(diǎn)不變 木板靜止時(shí) F1表示木板所受合力的大小 F2表示單根輕繩對(duì)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(yùn)動(dòng) 已知物體與桌面間的動(dòng)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(duì)地面的壓力為mgD 物體受到地面的支持力為mg Fsin 解析對(duì)物體受力分析 如圖所示 物體對(duì)地面的壓力FN與地面對(duì)物體的支持力FN 是一對(duì)作用力與反作用力 則FN FN mg Fsin 故選項(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 物體受到的摩擦力為Ff FN mg Fsin 故選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 答案D 小結(jié)巧記5個(gè)概念 合力 分力 共點(diǎn)力 力的合成 力的分解2個(gè)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(shí)際效果分解和正交分解法 力的合成法 作圖法和計(jì)算法1個(gè)關(guān)系 合力與分力的關(guān)系 等效替代關(guān)系