2019年高考物理總復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第2課時 力的合成與分解 受力分析課件 教科版.ppt

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第2課時力的合成與分解受力分析 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 共點力作用于物體上 或者力的相交于同一點的幾個力 二 合力與分力1 定義 如果一個力產(chǎn)生的效果跟幾個共點力共同作用產(chǎn)生的效果 這一個力就叫做那幾個力的 原來的幾個力叫做 2 關(guān)系 合力和分力是的關(guān)系 三 力的合成1 定義 求幾個力的 2 運算法則 定則或定則 同一點 作用線 相同 合力 分力 等效替代 合力 平行四邊形 三角形 如圖所示 求F1 F2的合力 1 如圖 甲 若F1 F2間夾角逐漸變大 其合力F如何變化 2 如圖 乙 怎樣畫表示分力F1 F2與合力F關(guān)系的矢量三角形 答案 1 合力F逐漸變小 方向變化 2 把表示F1 F2的有向線段首尾順次連接 F1的首端指向F2的尾端 即為合力F 四 力的分解1 概念 求一個已知力的 2 遵循原則 定則或三角形定則 3 分解方法 1 按力產(chǎn)生的分解 2 正交分解 分力 平行四邊形 效果 五 矢量和標量 方向 沒有 平行四邊形定則 算術(shù)法則 六 受力分析1 定義 把指定物體 研究對象 在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來 并畫出受力的過程 示意圖 2 一般步驟 研究對象選取方法 法或隔離法 可以是單個物體 也可以是多個物體的組合 先分析和已知力 再按接觸面分析彈力 摩擦力 最后分析其他力 電場力 磁場力等 邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上 準確標出各力的 盡量做到大力長線 小力短線 整體 重力 方向 自主檢測 1 思考判斷 1 兩個力的合力一定大于任一個分力 2 力的分解必須按效果分解 3 兩個力的合力一定 夾角越大 分力越大 4 既有大小又有方向的量一定是矢量 5 合力及其分力均為作用于同一物體上的力 答案 1 2 3 4 5 2 2018 北京東城測試 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 C 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2F3 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 3 2018 遼寧大連模擬 生活中的物理知識無處不在 如圖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(guān)于其中的物理原理 以下說法正確的是 A 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體增大了分開兩拉鏈的力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 A 解析 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體在兩鏈間和拉鏈一起運動 手的拉力在三角形物體上產(chǎn)生了兩個分力 如圖所示 分力大于手的拉力 所以很難直接分開的拉鏈可以很容易地被三角形物體分開 同理可知 合上拉鏈時增大了合上的力 核心探究分類探究 各個擊破 考點一力的合成 1 合力大小的范圍 1 兩個共點力合成 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(dāng)兩個力反向時 合力最小 為 F1 F2 當(dāng)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 三個力不共線時 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 如果不能組成封閉的三角形 則合力最小值等于最大的力與另外兩個力的數(shù)值之和的差 2 重要結(jié)論 1 兩個分力一定時 夾角 越大 合力越小 2 合力一定時 兩個等大分力的夾角越大 兩個分力越大 3 合力可以大于分力 等于分力 也可以小于分力 3 力的合成的幾種特殊情況 典例1 如圖所示 兩根立桿相距d 頂端各固定一個力傳感器 一條結(jié)實的細繩兩端分別系在兩力傳感器的掛鉤上 在繩上掛一重力為G的鉤碼 鉤碼掛鉤與繩之間的摩擦可忽略不計 若改變繩子的長度l 力傳感器的示數(shù)F也隨著繩長的改變而改變 在所掛鉤碼重力不變的情況下 力傳感器示數(shù)F與繩長l之間的關(guān)系正確的是 A F與l無關(guān)B F與l成反比C F與l2成反比D 若l 2d 則F G 核心點撥 1 在繩上掛一重力為G的鉤碼 兩側(cè)繩相對于豎直方向?qū)ΨQ 繩拉力大小相等 2 繩長改變時 兩桿間距離不變 D 方法技巧綜合應(yīng)用作圖法和計算法在利用平行四邊形定則或三角形定則求合力時 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(xué)方法求解 多維訓(xùn)練 1 綜合應(yīng)用作圖法和計算法 如圖 甲 所示 在射箭比賽中 若剛釋放的瞬間弓弦的拉力為100N 對箭產(chǎn)生的作用力為120N 其弓弦的拉力如圖 乙 中F1和F2所示 對箭產(chǎn)生的作用力如圖中F所示 弓弦的夾角應(yīng)為 cos53 0 6 A 53 B 127 C 143 D 106 D 2 導(dǎo)學(xué)號58826028 極值問題 如圖所示 一物塊受一恒力F作用 現(xiàn)要使該物塊沿直線AB運動 應(yīng)該再加上另一個力的作用 則加上去的這個力的最小值為 A Fcos B Fsin C Ftan D B 解析 要使物塊沿AB方向運動 恒力F與另一個力的合力必沿AB方向 當(dāng)另一個力與AB方向垂直時為最小 故F Fsin B正確 考點二力的分解 1 力的效果分解法 1 根據(jù)力的實際作用效果確定兩個分力的方向 2 根據(jù)兩個分力的方向畫出平行四邊形 3 由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識求出兩分力的大小 2 力的正交分解法 1 概念 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 以少分解力和容易分解力為原則 即使盡量多的力在坐標軸上 在動力學(xué)中 經(jīng)常以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系 3 應(yīng)用 物體受到多個力作用F1 F2 F3 求合力F時 可把各力沿相互垂直的x軸 y軸分解 典例2 某同學(xué)想要在元旦晚會上表演一指斷鋼絲的 絕技 他設(shè)計的裝置如圖所示 將一細鋼絲系在兩鐵塊中間 放在水平面上 長度相等的鐵桿OA OB擱在鐵塊的凹槽里 兩鐵桿可繞鉸鏈O自由轉(zhuǎn)動 當(dāng)他的手指豎直向下壓在鉸鏈上時 細鋼絲將會被拉斷 若不計一切摩擦力 兩桿間的夾角為 則 1 當(dāng)豎直向下的力F作用在鉸鏈上時 細鋼絲的張力為多大 核心點撥 1 豎直向下的力F有沿兩桿向下推的效果 將力F沿OA OB方向向下分解 核心點撥 2 桿對鐵塊的作用力有沿豎直向下和水平方向推的效果 將桿對鐵塊的作用力沿豎直向下和水平方向分解 2 為了能表演成功 你對系在鐵塊上細鋼絲的長度l與兩鐵桿的長度L之間的關(guān)系能提出什么好的建議 答案 2 見解析 方法技巧力的分解方法的選取 1 當(dāng)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 有兩個互相垂直 也可選用正交分解法 2 當(dāng)物體受到三個以上的力時 常用正交分解法 多維訓(xùn)練 1 力的正交分解 多選 如圖所示 手推車的籃子里裝有一籃球 女孩把手推車沿斜面向上勻速推動 籃子的底面平行于斜面 靠近女孩的一側(cè)面垂直于底面 下列說法正確的有 不計摩擦力 A 籃子底面受到的壓力大于籃球的重力B 籃子底面受到的壓力小于籃球的重力C 籃子右側(cè)面受到的壓力大于籃球的重力D 籃子右側(cè)面受到的壓力小于籃球的重力 BD 解析 籃球受力分析如圖 由平衡得N1 Gcos N2 Gsin 所以籃子右側(cè)和底面受到的壓力均小于籃球重力 故B D正確 2 導(dǎo)學(xué)號58826029 力的分解的多解問題 已知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 C 解析 由于F2 30N Fsin30 25N 且F2 F 50N 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正確 考點三受力分析 受力分析的常用方法 典例3 2018 湖南株洲模擬 多選 物體C置于水平地面上 A B由輕繩通過固定在C上的光滑定滑輪相連 C的上表面水平 連接B的輕繩水平 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 如圖所示 下列說法正確的是 A B受到3個力作用B C與地面之間的接觸面一定是粗糙的C C與地面之間的接觸面可以是光滑的D C受到6個力作用 CD 核心點撥 1 分析B與C之間的作用力時 隔離B對其進行受力分析 2 分析C與地面之間的作用力時 以A B C三個物體為整體 對其進行受力分析 解析 先對物體A受力分析 A受重力和拉力 由于B保持靜止狀態(tài) 故拉力等于重力 再對B受力分析 受重力 支持力 向左的拉力和向右的靜摩擦力 故B與C間一定有摩擦力 故A錯誤 對整體受力分析 受重力和支持力 水平方向無相對運動趨勢 因此不受摩擦力 故C與地面之間的接觸面可能是光滑的 也可能是粗糙的 故B錯誤 C正確 對物體C 受重力 地面支持力 B的壓力 B的摩擦力 兩細繩的拉力共6個力作用 D正確 誤區(qū)警示受力分析中的四個易錯點 1 不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆 2 每一個力都應(yīng)找出其施力物體 不能無中生有 3 合力和分力不能重復(fù)考慮 4 對 整體 受力 組成整體的幾個物體間的作用力為內(nèi)力 不是整體的受力 當(dāng)把某一物體單獨隔離分析時 原來的內(nèi)力變成外力 該力為物體的受力 典例4 如圖所示 物體A靠在豎直的墻面C上 在豎直向上的力F作用下 A B物體保持靜止 則物體A受力分析示意圖正確的是 A 解析 以A B整體為研究對象受力分析可知 豎直墻面C對A沒有彈力 隔離A受力分析可知 在重力 B對A的彈力和摩擦力三個力作用下A靜止 A正確 多維訓(xùn)練 1 單物體的受力分析 如圖所示 固定斜面上有一光滑小球 有一豎直輕彈簧P與一平行斜面的輕彈簧Q連接著 小球處于靜止狀態(tài) 則關(guān)于小球所受力的個數(shù)不可能的是 A 1B 2C 3D 4 A 解析 設(shè)斜面傾角為 小球質(zhì)量為m 如果輕彈簧P對小球的拉力等于mg 小球二力平衡 如果輕彈簧Q對小球的拉力等于mgsin 小球受到重力 彈簧Q的拉力和斜面的支持力的作用 三力平衡 如果兩個彈簧對小球都施加了拉力 那么除了重力 小球只有再受到斜面的支持力才能保證平衡 即四力平衡 物體只受單個力的作用 合力不可能為零 小球不可能處于靜止狀態(tài) 選項A正確 2 導(dǎo)學(xué)號58826030 多物體的受力分析 2018 福建廈門質(zhì)檢 如圖所示 將三個形狀不規(guī)則的磁石塊疊放在水平桌面上 處于靜止狀態(tài) 下列說法正確的是 A 石塊b對a的支持力與a的重力是一對平衡力B 石塊a一定受到三個力的作用C 石塊c受到水平桌面向左的摩擦力D 桌面對石塊c的作用力一定豎直向上 D 解析 對a受力分析 a可能受到重力 支持力 b的磁力和摩擦力 重力和支持力不是一對平衡力 所以A B錯誤 對abc整體分析 磁力為內(nèi)力 則整體只受到重力和地面的支持力 所以C錯誤 D正確 演練提升真題體驗 強化提升 高考模擬 1 分解法解決非共面力問題 2015 廣東卷 19 多選 如圖所示 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 A 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 BC 解析 由于三條繩長度不同 則三條繩與豎直桿間的夾角不相等 因豎直桿僅是壓在地面上而沒有固定 則三條繩對桿的拉力在水平方向的分力必平衡 但三個水平分力在水平面內(nèi)的方向關(guān)系不確定 故不能確定三條繩中張力的大小關(guān)系 選項A錯誤 C正確 由于三條繩對桿的拉力在豎直方向的分力都向下 故選項B正確 繩子拉力的合力豎直向下 桿的重力也豎直向下 它們不是一對平衡力 故選項D錯誤 2 力的合成 摩擦力 2018 廣東韶關(guān)模擬 質(zhì)量為m的物體在大小相等 方向互相垂直的水平力F1和F2的作用下 從靜止開始沿水平面運動 如圖所示 若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為 重力加速度為g 則物體 A 在F1的反方向上受到f1 mg的摩擦力B 在F2的反方向上受到f2 mg的摩擦力C 在F1 F2合力的反方向上受到的摩擦力為f mgD 在F1 F2合力的反方向上受到的摩擦力為f mg D 解析 物體從靜止開始運動 因此其在地面上運動方向一定與F1 F2的合力方向相同 摩擦力與相對運動方向相反 即與F1 F2的合力方向相反 在豎直方向上物體受重力和支持力 因此支持力的大小等于重力大小 根據(jù)牛頓第三定律 正壓力的大小等于重力大小 再根據(jù)f N得f mg 所以D正確 A 力的合成中兩類最小值問題1 合力一定 其中一個分力的方向一定 當(dāng)兩個分力垂直時 另一個分力最小 拓展增分 示例1 2018 江西師大附中模擬 將兩個質(zhì)量均為m的小球a b用細線相連后 再用細線懸掛于O點 如圖所示 用力F拉小球b 使兩個小球都處于靜止狀態(tài) 且細線Oa與豎直方向的夾角保持 30 則F的最小值為 B 解析 將a b看成一個整體受力分析可知 當(dāng)F與Oa垂直時F最小 可知此時F 2mgsin mg 選項B正確 2 合力方向一定 其中一個分力的大小和方向都一定 當(dāng)另一個分力與合力方向垂直時 這一分力最小 示例2 如圖所示 物體靜止于光滑水平面M上 水平恒力F1作用于物體 現(xiàn)要使物體沿著OO 方向做直線運動 F1和OO 都在M平面內(nèi) 那么必須同時再加一個力F2 則F2的最小值是 A F1cos B F1sin C F1tan D 解析 要使物體沿OO 方向做直線運動 則物體受到的合力F沿OO 方向 如圖 由三角形定則知 當(dāng)F2方向垂直O(jiān)O 時 F2有最小值 為F2 F1sin 選項B正確 B