《高考物理全国通用总复习教师用书配套课件2.2力的合成与分解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理全国通用总复习教师用书配套课件2.2力的合成与分解（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 力的合成与分解,【知识梳理】 知识点1 力的合成 1.合力与分力： (1)定义：如果几个力共同作用产生的效果与一个力的作用效果相 同,这一个力就叫作那几个力的_,那几个力叫作这一个力的 _。 (2)关系：合力与分力是_关系。,合力,分力,等效替代,2.共点力：作用在一个物体上,作用线或作用线的_交于一点的几个力。如图所示均是共点力。,延长线,3.力的合成： (1)定义：求几个力的_的过程。 (2)运算法则。 平行四边形定则：求两个互成角度的_的合力,可以用表示 这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就 表示合力的_和_。 三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一
2、个矢量的首 到第二个矢量的尾的_为合矢量。,合力,共点力,大小,方向,有向线段,知识点2 力的分解 1.定义：求一个力的_的过程。力的分解是_的逆运算。 2.遵循的原则： (1)_定则。 (2)_定则。 3.分解方法： (1)力的效果分解法。 (2)正交分解法。,分力,力的合成,平行四边形,三角形,知识点3 矢量和标量 1.矢量：既有大小又有_的物理量,叠加时遵循_定则,如速度、力等。 2.标量：只有大小没有_的物理量,求和时按算术法则相加,如路程、动能等。,方向,平行四边形,方向,【思维诊断】 (1)两个力的合力一定大于任一个分力。() (2)合力和分力是等效替代的关系。() (3)1N和2
3、 N的力的合力一定等于3 N。() (4)两个分力大小一定,夹角越大,合力越大。() (5)8 N的力能够分解成5 N和3 N的两个分力。() (6)力的分解必须按效果分解。() (7)位移、速度、加速度、力和时间都是矢量。(),提示：(1)。两个力的合力与分力的大小之间没有必然的关系,合力可以大于分力,可以等于分力,也可以小于分力。 (2)。合力的作用效果与分力的作用效果相同,则合力与分力可以等效替代。 (3)。1N和2 N的力的合力范围是1NF3N。 (4)。两个分力大小一定,夹角越大,合力越小。,(5)。力的分解是任意的,只要合力与分力能够构成封闭三角形即可,故8N的力能够分解成5 N和
4、3 N的两个分力。 (6)。力的分解是任意的,一般按效果分解,也可以正交分解。 (7)。矢量既有大小,又有方向,标量只有大小,没有方向。位移、速度、加速度、力是既有大小又有方向的物理量,是矢量;时间是只有大小没有方向的物理量,是标量。,【小题快练】 1.(多选)作用在同一点上的两个力,大小分别是5 N和4 N,则它们的合力大小可能是() A.0B.5 NC.3 ND.10 N 【解析】选B、C。根据|F1-F2|FF1+F2得,合力的大小范围为1NF9N,故选项B、C正确。,2.某同学在单杠上做引体向上,在图中的四个选项中双臂用力最小的是(),【解析】选B。根据两个分力大小一定时,夹角增大,合
5、力减小可知：双臂拉力的合力一定(等于同学自身的重力),双臂的夹角越大,所需拉力越大,故双臂平行时,双臂的拉力最小,各等于重力的一半。故B正确。,3.如图所示,F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是(),【解析】选C。由矢量合成法则可知A图的合力为2F3,B图的合力为0,C图的合力为2F2,D图的合力为2F3,因F2为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为C图。,4.如图所示,重力为G的物体静止在倾角为的 斜面上,将重力G分解为垂直斜面向下的力F1和 平行斜面向下的力F2,那么() A.F1就是物体对斜面的压力 B.物体对斜面的压力方向与F1方向相同,大小为Gcos
6、 C.F2就是物体受到的静摩擦力 D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用,【解析】选B。重力G是物体受的力,其两个分力F1和F2作用在物体上,故A错误;F2与物体受到的静摩擦力等大反向,并不是物体受到的静摩擦力,C错误;F1、F2不能与物体的重力G同时作为物体受到的力,D错误;物体对斜面的压力的大小等于重力G的分力F1=Gcos,方向与F1方向相同,B正确。,考点1 共点力的合成 1.几种特殊情况的共点力的合成：,2.合力大小的范围： (1)两个共点力的合成：|F1-F2|FF1+F2。 即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两个力反向时,合力最小
7、,为|F1-F2|;当两力同向时,合力最大,为F1+F2。,(2)三个共点力的合成。 三个力共线且同向时,其合力最大为F=F1+F2+F3。 以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力最小值为零,若不能组成封闭的三角形,则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和。 3.共点力合成的方法： (1)作图法。 (2)计算法。,【典例1】一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等),则下列说法正确的是() A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不确定 B.三力的合力有唯一值3F3,方向与F3同向 C.三力的合力有唯一值2F3
8、,方向与F3同向 D.由题给条件无法求出合力大小,【解题探究】 (1)由于在坐标纸上画出了三个力的图示,因此采用_法求合力。 (2)三个力如何合成? 提示：应先合成其中两个力,再合成第三个力,根据本题的特点先合成F1和F2比较好。,作图,【解析】选B。用作图法先求出F1和F2的合力,其大小为2F3,方向与F3同向,然后再用F1和F2的合力与F3合成,可得出三个力的合力大小为3F3,方向沿F3方向,B正确。,【易错提醒】(1)三个力的大小和方向确定,其合力唯一确定,没有最大值,易根据三个力的合力范围错选A。 (2)根据作图法画出F1、F2的合力与F3重合,求解三个力的合力易漏掉F3而错选C。,【
9、典例2】如图所示,舰载机保持牵引力F大小不变在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止,此时阻拦索夹角=120,空气阻力和甲板阻力不计,则阻拦索承受的张力大小为() A.B.FC. FD.2F,【破题关键】,【解析】选B。由题意可知两阻拦索上的张力大小相等,其合力与飞机的牵引力F等大反向,由几何关系知阻拦索承受的张力大小为F=F,B正确。,【总结提升】两种求解合力的方法的比较 (1)作图法求合力,需严格用同一标度作出力的图示,作出规范的平行四边形,才能较精确地求出合力的大小和方向。 (2)计算法求合力,只需作出力的示意图,对平行四边形的作图要求也不太严格,重点是利用数学方法求解,往往适用于两力的夹
10、角是特殊角的情况。,【变式训练】(2015沈阳模拟)如图所示,某同 学通过滑轮组将一重物缓慢吊起的过程中,该同 学对绳的拉力将(滑轮与绳的重力及摩擦均不计) () A.越来越小B.越来越大 C.先变大后变小 D.先变小后变大,【解析】选B。滑轮处受到三个力作用,重物的重力大小是不变的,绳上的拉力大小是相等的,但夹角不断变大,合力与重物重力等大反向是不变的,所以绳上的拉力越来越大,B正确。,【加固训练】如图所示,一个“Y”形弹弓顶部 跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在 两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成 裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时
11、每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为() A.kLB.2kLC. D.,【解析】选D。如图甲所示，由几何关系知 弹丸受力如图乙所示,弹丸受力的最大值为F=2Fcos 而F=k(2L-L),则F= kL,D正确。,考点2 力的分解 1.按力的效果分解： (1)根据力的实际作用效果 两个实际分力的方向。 (2)再根据两个实际分力方向 平行四边形。 (3)最后由三角形知识 两分力的大小。,2.正交分解法： (1)定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。 (2)建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(即
12、尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。,(3)方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。 x轴上的合力：Fx=Fx1+Fx2+Fx3+ y轴上的合力：Fy= Fy1+Fy2+Fy3+ 合力大小：F= 合力方向：与x轴夹角为, 则tan=,【典例3】(多选)如图所示,电灯的重力G= 10N,AO绳与顶板间的夹角为45,BO绳水平, AO绳的拉力为FA,BO绳的拉力为FB,则() A.FA=10 N B.FA=10N C.FB=10 N D.FB=10N,【解题探究】 (1)根据效果分解,分析结点O和灯的
13、重力的作用效果,试画出该力的分解示意图。 提示：结点O和灯的重力产生了两个效果,一是沿AO向下的拉紧AO的分力F1,二是沿BO向左的拉紧BO绳的分力F2,分解示意图如图所示。,(2)正交分解,请分析结点O与灯受到的力,根据受力特点应正交分解哪一个力更方便,请画出受力分析图。 提示：结点O与灯受力如图所示,考虑到灯的重力与OB垂直,正交分解OA的拉力更为方便,其分解如图所示。,【解析】选A、D。 解法一：效果分解法 结点O和灯的重力产生了两个效果,一是沿AO向 下的拉紧AO的分力F1,二是沿BO向左的拉紧BO的 分力F2,画出平行四边形如图所示： 由几何关系得F1= =10 N，故FA=F1 1
14、0 N，FB=F210 N，故A、D正确。,解法二：正交分解法 结点O与灯受力如图所示： 由平衡条件得，竖直方向FAsin45=G，水平方向FAcos45=FB， 解得FA=10 N，FB=10 N，故A、D正确。,【总结提升】关于力的分解的两点说明 (1)在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的分解方法是按力的实际效果进行分解,其他的分解方法都是为解题方便而设的。 (2)力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法,分解的目的是更方便地求合力,将矢量运算转化为代数运算。,【变式1+1】 1.(拓展延伸)在【典例3】中,若将电灯换为重物,且AO、BO两根绳能够承受的最大拉
15、力相等,当逐渐增大重物的重力时,则哪根绳先断裂?,【解析】结点O和重物的重力按效果分解如图所示： 由图可知,F1F2,又因为FA=F1,FB=F2,故当逐渐增大重物的重力时,AO绳先断裂。,2.(多选)(2014开封模拟)2013年8月24日北京夜光风筝比赛现场,某段时间内某小赛手和风筝均保持静止状态,此时风筝平面与水平面夹角为30,风筝的质量为m=1kg,轻质细线中的张力为FT=10N,该小赛手的质量为M=29kg,则以下说法正确的是(风对风筝的作用力认为与风筝垂直,g取10m/s2)(),A.风对风筝的作用力为10 N B.细线与水平面的夹角为30 C.人对地面的摩擦力方向水平向左 D.人
16、对地面的压力大小等于人和风筝整体的重力,即300 N,【解析】选A、B。对风筝进行受力分析如图所 示,将所有的力沿风筝和垂直于风筝进行正交 分解,设细线与风筝夹角为,则FTcos= mgcos60,FTsin+mgsin60=F,解得=60, F=10 N,线与风筝成60角,也就是线与水平方向成30角,A、B正确;将风筝和人作为一个整体,由于受风力向右上方,因此地面对人的摩擦力水平向左,根据牛顿第三定律,人对地面的摩擦力水平向右, C错误;由于线对人向上拉,因此人对地面的压力小于人的重力290 N,D错误。,【加固训练】在科学研究中,可以用风力仪直接测量风力的大小,其原理如图所示。仪器中有一根轻质金属丝,悬挂着一个金属球。无风时,金属丝竖直下垂;当受到沿水平方向吹来的风时,金属丝偏离竖直方向一个角度。风力越大,偏角越大。通过传感器就可以根据偏角的大小指
