《【创新设计】高考物理一轮复习 第1章 第3课时 力的合成与分解、物体的平衡》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【创新设计】高考物理一轮复习 第1章 第3课时 力的合成与分解、物体的平衡（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3课时 力的合成与分解 物体的平衡,1合力：如果几个力同时作用于一个物体，我们可以求出这样一个力，使这个力 产生的效果跟原来几个力共同产生的 相同，这个力就叫做那几个力的合力 2力的合成： 叫做力的合成 3力的合成定则： ,效果,求几个力的合力,平行四边形定则,1如何计算合力的大小？ 已知两共点力的大小分别为F1、F2，其方向之间的夹角为，由图 131知合力的大小为F 合力的方向tan 讨论：(1)在F1、F2大小不变的情况下，F1、F2之间的夹角越大，合 力F越小；越小，合力F越大,(2)当0时，FF1F2，为F的最大值 当90时，F 当120且F1F2时，FF1F2 当180时，F|F1
2、F2|，为F的最小值 (3)合力的变化范围为|F1F2|FF1F2 合力可以大于分力，可以等于分力，也可以小于分力,2三角形定则 根据平行四边形定则，合力和两个分力必构成一个封闭的矢量三角 形，叫做力的三角形定则如图132所示,1. 如图133所示，一名患者正在颈椎牵引机上做颈椎牵引治疗，两条牵引软带将患者头部上拉，牵引软带上部固定在钢制横梁上，两条牵引软带与钢制横梁刚好构成一个等边三角形如果牵引机对头部向上的牵引力是900 N，那么，牵引软带上的张力等于() A900 N B900 N C300 N D300 N,解析：以头部着力点为研究对象，画出受力图，然后将牵引软带上两个等大互成60的力
3、合成，如图所示，可求得牵引软带上的张力等于300 N，因此选项C正确 答案：C,1分力：如果一个力作用在物体上产生的效果与其他 共同作用在该物体上产生的效果 ，这几个力就叫做那个力的分力显然，这几个力与那个力也是 关系 2力的分解：求一个 叫做力的分解,几个力,相同,等效替代,已知力的分力,合力和分力具有“等效性”和“替代性” 合力是一种“等效力”从力对物体的作用效果上看，合力F对物体作用所产生的效果和两个分力F1和F2共同作用所产生的效果是相同的；从解题的角度来看，有时要用合力F来代替分力F1和F2，有时又需要用分力F1和F2来代替合力F.F被替代之后，不能再参与计算，这就是替代性,2.在2
4、008年512汶川大地震的救援行动中，千斤顶发挥了很大作用，如图134所示是剪式千斤顶，当摇动把手时，螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢，从而将汽车顶起当车轮刚被手把顶起时汽车对千斤顶的压力为1.0105 N，此时千斤顶两臂间的夹角为120，则下列判断正确的是(),A此时两臂受到的压力大小均为5.0104 N B此时千斤顶对汽车的支持力为2.0105 N C若继续摇动手把，将汽车顶起，两臂受到的压力将增大 D若继续摇动手把，将汽车顶起，两臂受到的压力将减小 解析：把压力分解，得到此时两臂受到的压力大小均为1.0105 N，由牛顿第三 定律，千斤顶对汽车的支持力为1.0105 N，若继续摇动手把，两
5、臂间的夹角减 小，而在合力不变时，两分力减小 答案：D,1平衡状态：在共点力的作用下，物体保持静止或匀速直线运动的状态 2共点力作用下物体的平衡条件：合力为零即F合0或Fx0，Fy0.,1物体的速度为零就是处于平衡状态吗？ “静止”满足两个条件，加速度和速度都为零，缺一不可要注意“保持”某状态与“瞬时”某状态有区别例如，竖直上抛的物体运动到最高点时，这一瞬时的速度为零，但这一状态不可能保持，因而上抛物体在最高点不能称为静止也就是说，保持静止与速度为零不是一回事,2共点力作用下物体的平衡条件有哪些推论？ (1)若处于平衡状态的物体仅受两个力作用，则这两个力一定大小相等、方向相反、作用在同一条直线
6、上，即二力平衡 (2)若处于平衡状态的物体受三个力作用，则这三个力中的任意两个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上 (3)当物体受到三个力作用而达到平衡时，这三个力必在同一平面内，且三个力的作用线或作用线的延长线必相交于一点 (4)当物体受到几个力达到平衡时，顺次平移这些力的作用线，使其首尾相接，则必构成一个封闭的多边形,3. (2010山西省实验中学模拟)如图135所示，A、B两物体的质量分别为mA、mB，且mAmB，整个系统处于静止状态，滑轮的质量和一切摩擦均不计，如果绳一端由Q点缓慢地向左移到P点，整个系统重新平衡后，物体A的高度和两滑轮间绳与水平方向的夹角变化情
7、况是(),A物体A的高度升高，角变大 B物体A的高度降低，角变小 C物体A的高度升高，角不变 D物体A的高度不变，角变小,解析：最终平衡时，绳的拉力F大小仍为mAg，由二力平衡可得2Fsin mBg， 故角不变，但因悬点由Q到P，左侧部分绳子变长，故A应升高，所以C正确 答案：C,【例1】 2008年5月12日，四川发生8.0级特大地震，汶川约有三分之一的房屋倒塌，灾情引起了全国和国际社会的高度关注和广泛同情.15日上午，香港特区一只由20人组成的搜救队伍奔赴灾区的最前线，携带的救援工具包括生命探测器、扩张机以及混凝土切割器等其中扩张机的工作原理如图136所示，,A、B为活动铰链，C为固定铰链
8、，在A处作用一水平力F，滑块B就以比F大得多的弹力向上顶物块D.已知图示中L0.5 m，h0.1 m，F200 N，B与左壁接触，且接触面光滑，滑块和杆的重力不计，求物块D受到的顶力,解析：根据力的实际作用效果，将水平力F沿两杆AB、AC的方向分解如图(1)所 示，由几何规律可知两分力大小FABFAC 然后再将沿AB方向的分力FAB分解为水平方向向左的力Fx和竖直向上的力Fy， 如图(2)所示，同样由几何规律求得竖直方向的分力FyFABsin tan； 代入已知数据得Fy500 N 所以物块D受到的顶力为500 N. 答案：500 N,力的两种分解方法 1力的效果分解,2力的正交分解法(见变式
9、训练11) (1)正确选择直角坐标系，通常选择共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系的选择应使尽量多的力在坐标轴上 (2)正交分解各力，即分别将各力投影在坐标轴上，然后求各力在x轴和y轴上的分力的合力Fx和Fy： FxF1xF2xF3x，FyF1yF2yF3y,11如图137所示，质量为m的正方体和质量为M的正方体放在两竖直 墙和水平面间，处于静止状态m与M相接触边与竖直方向的夹角为， 若不计一切摩擦，则下列说法中正确的是() A质量为M的正方体受3个力的作用 B质量为m的正方体受3个力的作用 C水平面对正方体M的弹力大小为Mg D墙面对正方体m的弹力大小为mg/tan ,解析：对正方体m进行受
10、力分析如图所示，把F2沿水平方向和竖直方向分解有：F2sin mg，F2cos F1，可判断B、D正确；以两个正方体所组成的系统为研究对象，竖直方向上系统受到向上的支持力和向下的重力，整体处于静止状态，所以水平面对正方体M的弹力大小为(Mm)g，所以C错误；对正方体M进行受力分析可判断A错误 答案：BD,【例2】 重150 N的光滑球A悬空靠在墙和木块B之间，木块B的重力为1 500 N，且静止在水平地板上，如图138所示，则() A墙所受压力的大小为150 N B小球A对木块B压力的大小为150 N C水平地板所受的压力为1 500 N D木块B所受摩擦力大小为150 N,解析：小球A和木块
11、B受力分析如图所示，对A：FN1cos 60GA， FN1sin 60FN2，可得：FN1300 N，FN2150 N，可知选项A正确， B错误；对B：由FN1FN1，FN1cos 60GBFN3及FN1sin 60 Ff可得：FN31 650 N，Ff150 N，所以选项C错误，D正确 答案：AD,若木块B与水平地板间的动摩擦因数为 ，要使整个系统静止，A球最重为多少N? 解析：设A球最重为GA，木块B刚好不滑动，对A、B的受力分析同例2， 则FN1sin 60(GAGB)0 FN1FN1 FN1cos 60GA0 由得：GA300 N. 答案：300 N,共点力作用下物体平衡的一般解题思路
12、,21一质量为M的探空气球在匀速下降，如 图139所示，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊蓝中减少的质量为(),解析：设减少的质量为m，匀速下降时：MgFkv，匀速上升时： MgmgkvF，解得m2 ，A正确 答案：A,临界问题 某种物理现象变化为另一种物理现象或物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃的转折状态为临界状态，临界状态也可理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态，平衡物体的临界状态是指物体所处平衡状态将要变化的状态，涉及临界状态的问题叫临界问题，解决这类问题一定要注意“恰好
13、出现”或“恰好不出现”的条件,【例3】 在2008年的512汶川大地震的救援行动中，千斤顶发挥了很大作用，如图1310所示，是一种简易“千斤顶”，一竖直放置的T形轻杆由于光滑限制套管P的作用只能使之在竖直方向上运动若轻杆上端放一质量M100 kg的物体，轻杆的下端通过一与杆固定连接的小轮放在倾角37的斜面体上，并将斜面体放在光滑水平面上现沿水平方向对斜面体施以推力F，为了能将重物顶起，F最小为多大？ (小轮、杆与斜面体的摩擦和质量不计，g取10 m/s2),解析：对斜面体进行受力分析，如图甲斜面体受重力G，轻杆压力FT，地面支持力FN和水平推力F，为了使斜面体前进，水平推力应大于或等于FT的水
14、平分力，,即：FFTsin 对杆进行受力分析：重物的压力Mg、斜面的支持力FT、套管的作用力FP. 如图乙为了将重物顶起，斜面支持力FT的竖直分量至少等于Mg， 即FTcos Mg. 据牛顿第三定律FTFT 整理以上三式得，FMgtan 代入数据解得F至少为750 N. 答案：750 N,处理平衡物体中的临界问题和极值问题，首先仍要正确受力分析，搞清临界条件并且要利用好临界条件，列出平衡方程，对于分析极值问题，要善于选择物理方法和数学方法，做到数理的巧妙结合,31如图1311所示，物体A重100 N，物体B重20 N，A与水平桌面间的最大静摩擦力是30 N，整个系统处于静止状态，这时A受到的静
15、摩擦力是多大？如果逐渐加大B的重力，而仍保持系统静止，则B物体重力的最大值是多少？,解析：以结点O为研究对象受力分析，建立直角坐标系， 如图所示 x轴上：FTAFTcos 45 y轴上：FTBGBFTsin 45 、联立，得FTAGBtan 45 代入其值得FTA20 N以A为研究对象，受力分析，可得 FfAFTAFTA20 N，方向水平向右,当逐渐增大B的重力时，要使系统处于平衡状态，当A达到最大静摩擦力时， B物体的重力达到最大由上述表达式可知：GBm 30 N 故A受到的静摩擦力为20 N，B物体的重力最大值为30 N. 答案：20 N30 N,(2010汕头模拟)在倾角37的斜面上，一
16、条质量不计的皮带一端固定在斜面上端，另一端绕过一质量m3 kg、中间有一圈凹槽的圆柱体，并用与斜面夹角37的力F拉住，使整个装置处于静止状态，如图1312所示不计一切摩擦，求拉力F和斜面对圆柱体的弹力FN的大小(g10m/s2，sin 370.6，cos 370.8),图1312,某同学分析过程如下： 将拉力F沿斜面和垂直于斜面方向进行分解 沿斜面方向：Fcos mgsin 沿垂直于斜面方向：Fsin FNmgcos 问：你认为上述分析过程正确吗？若正确，按照这种分析方法求出F及FN的大小； 若不正确，指明错误之处并求出你认为正确的结果,【错因分析】 该同学没想到平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用，出现了漏力造成错误的原因是在分析物体受力时，没有判断与研究对象所有的接触处有无力的作用问题,【正确解答】 解析：不正确，该同学没想到平行于斜面的皮带对圆柱体也有力的作用 沿斜面方向：Fcos Fmgsin 垂直斜面方向：Fsin FNmgcos 得：F mg
