《2019版高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第3讲力的合成与分解课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理大一轮复习专题二相互作用与物体平衡第3讲力的合成与分解课件.ppt（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3讲力的合成与分解一、力的合成1合力与分力合分等效替代(1)定义：如果一个力单独作用的效果与几个力同时作用的共同效果相同，这个力就叫那几个力的_力，而那几个力就叫这个力的_力(2) 关系：合力与分力之间在效果上是_ 的关系合成分解(3)力的合成与分解：求几个力的合力的过程叫力的_，求一个力的分力的过程叫力的_2平行四边形定则对角线矢量如果以表示两个共点力的线段为邻边作平行四边形，则合力的大小和方向就可以用这两个邻边之间的_来表示，这就是力的平行四边形定则(如图 2-3-1 所示)平行四边形定则是_运算的普遍法则3两个共点力的合力图 2-3-1两个力的合力 F 满足： |F1F2|FF1F2
2、，当两个力的夹角变大时，合力 F 变_小二、力的分解逆过程平行四边形三角形1力的分解：求一个力的分力的过程力的分解与力的合成互为_2遵从原则：_定则或_定则3矢量运算法则(1)平行四边形定则有向线段(2)三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起来，第一个矢量的首到第二个矢量的尾的_为合矢量【基础检测】1如图 2-3-2 所示，有 5 个力作用于同一点 O，表示这 5个力的有向线段恰好构成一个正六边形的两邻边和三条对角线，已知 F110 N，求这 5 个力的合力大小(A50 NB30 NC20 ND10 N答案：B)图 2-3-22(多选)作用在同一点上的两个力，大小分别是 5 N 和 4 N，则
3、它们的合力大小可能是()A0B5 NC3 ND10 N解析：根据 |F1F2|FF1F2 得，合力的大小范围为1 NF9 N，B、C 正确答案：BC考点 1共点力合成的方法及合力范围重点归纳1共点力合成的常用方法(1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力 F1和 F2 的图示，再以 F1 和 F2 的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图 2-3-3 所示)图 2-3-3(2)计算法：根据平行四边形定则作出示意图，然后利用数学规律和公式求出合力的大小.(3)力的三角形法则：将表示两个力的图示(或示
4、意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力如图 2-3-4 所示，三角形法则与平行四边形定则的实质是一样的，但有时三角形法则比平行四边形定则画图要简单图 2-3-42合力的大小范围(1)两个共点力的合成|F1F2|F合F1F2即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为|F1F2|，当两力同向时，合力最大，为 F1F2.(2)三个共点力的合成三个力共线且同向时，其合力最大，为 F1F2F3.任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的
5、力减去另外两个力【考题题组】1一物体受到三个共面共点力 F1、F2、F3 的作用，三个力的矢量关系如图 2-3-5 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 F1F2F3，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，方向与 F3 同向D由题给条件无法求出合力大小答案：B图 2-3-52如图2-3-6 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，发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为 2L(弹性限
6、度内)，则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为()AkLB2kL图 2-3-6答案：D考点 2按照力的作用效果分解力重点归纳1按作用效果分解力的一般思路2下列是高中阶段常见的按效果分解力的情形【考题题组】3(2017年潍坊期末)如图 2-3-7 所示，用原长为 8 cm 的橡皮筋跨过光滑的定滑轮，把一根木棒悬挂起来，稳定后木棒处于水平状态，橡皮筋长度变为 12 cm，橡皮筋与水平棒的夹角为 37，橡皮筋的劲度系数 k2 N/cm，g 取 10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，则木棒的质量是()B0.96 kgD0.48 kgA1.28 kgC0.64 kg答案：B图 2-3-7
7、4(2016 年新课标卷)如图 2-3-8 所示，两个轻环 a 和 b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上，一细线穿过两轻环，其两端各系一质量为 m 的小球在 a 和 b 之间的细线上悬挂一小物块平衡时，a、b 间的距离恰好等于圆弧的半径不计所有摩擦小物块的质量为()A.m2B.mCmD2m图 2-3-8解析：如图 D3 所示，圆弧的圆心为 O，悬挂小物块的点为 c，由于 ab ，则RaOb 为等边三角形，同一条细线上的拉力相等，Tmg，绕 a 点的两段绳的拉力的合力沿 aO 方向，则aO 为角平分线，由几何关系知，acb120，故绳的拉力的合力与物块的重力大小相等，即每条线上的拉力 TGmg，所
8、以小物块质量为 m，故 C 正确答案：C图 D3方法正交分解法在解题中的应用正交分解法(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(即尽量多的力在坐标轴上)；在动力学中，习惯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 F1、F2、F3作用，求合力 F 时，可把各力沿相互垂直的 x 轴、y 轴分解，如图 2-3-9 所示x 轴上的合力：FxFx1Fx2Fx3y 轴上的合力：FyFy1Fy2Fy3图 2-3-9例 1：如图 2-3-10 所示，两个大人和一个小孩沿河岸
9、拉一条船前进，两个大人的拉力 F1200 N、F2100 N，方向如图所示，要使船在河中间平行河岸行驶，试求：(1)小孩对船施加的最小力是多大？(2)在第(1)问的情况下，船受的拉力的合力为多大？图 2-3-10审题突破：解答本题时应注意以下两个方面：(1)船受三个人的拉力的合力方向平行于河岸(2)小孩的力只平衡垂直河岸方向的力时为最小解：(1)将 F1、F2 正交分解如图 2-3-11 所示，船在河中间平行河岸行驶，则 Fy0图 2-3-11当小孩用力方向与河岸垂直时用力最小，所以Fy3Fy1Fy2F1sin 30F2sin 6013.4 N用力方向与 Fy2 同向(2)船所受的拉力的合力F
10、合Fx1Fx2F1cos 30F2cos 60223.2 N. 题外拓展：此题属于极值问题，极值问题往往是动态的过程分析，如何把动态转化为静态是处理此类问题的关键本题巧妙地利用正交分解法使垂直河岸的分力为零，得到小孩的最小拉力，若本题中小孩的力改为由船的发动机提供，发动机如何提供一个最小的力才能使船垂直驶向岸边？有兴趣的同学可以做一下【触类旁通】1如图 2-3-12 所示，木块在拉力 F 作用下，沿着水平面)向右做减速直线运动，则力 F 与摩擦阻力的合力方向(A水平向左B向上偏左C竖直向上图 2-3-12D可以在竖直向上和力 F 方向之间答案：B易错点 1力的合成与分解中多解的问题例 2：(多
11、选)将一个已知力分解为两个分力时，下列情况得到唯一解的是()A已知一个分力的大小和另一个分力的方向，求第一个分力的方向和另一个分力的大小B已知两个分力的大小，求两个分力的方向C已知一分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向D已知两个分力的方向，求这两个分力的大小解析：由图 2-3-13 甲知，选项 A 不正确由图乙知，选项B 不正确由平行四边形定则可以知道 C、D 正确乙图 2-3-13 答案：CD甲【触类旁通】2已知两个共点力的合力为 50 N，分力 F1 的方向与合力)F 的方向成 30角，分力 F2 的大小为 30 N则(AF1 的大小是唯一的BF2 的方向是唯一的CF2 有两个可能的
12、方向DF2 可取任意方向解析：如图 D4 所示，因为 F230 NFsin 3025 N，以F 的矢尖为圆心，以 30 N 为半径画一个圆弧，与 F1 有两个交点，这样 F2 有两种可能的方向，F1 有两个可能的大小因此 C 正确答案：C图 D4易错点 2绳上的“死结”和“活结”模型1“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等2“活结”可理解为把绳子分成两段，且可以沿绳子移动的结点“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”
13、分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿着这两段绳子夹角的平分线例 3：如图 2-3-14 甲所示，细绳 AD 跨过固定的水平轻杆BC 右端的定滑轮挂住一个质量为M1 的物体，ACB30；图乙中轻杆 HG 一端用铰链固定在竖直墙上，另一端 G 通过细绳EG 拉住，EG 与水平方向也成 30，轻杆的 G 点用细绳 GF 拉住一个质量为 M2 的物体，求：甲乙图 2-3-14(2)轻杆 BC 对 C 端的支持力(3)轻杆 HG 对 G 端的支持力解析：题图甲和乙中的两个物体 M1、M2 都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取
14、C 点和 G 点为研究对象，进行受力分析如图 2-3-15 甲和乙所示，根据平衡规律可求解甲乙图 2-3-15【触类旁通】3如图 2-3-16 所示，在水平天花板的 A 点处固定一根轻杆 a，杆与天花板保持垂直杆的下端有一个轻滑轮 O.一根细线上端固定在该天花板的 B 点处，细线跨过滑轮 O，下端系一个重为 G 的物体，BO 段细线与天花板的夹角为30.系统保持静止，不计一切摩擦下列说法中正确的是()图 2-3-16A细线 BO 对天花板的拉力大小是G2Ba 杆对滑轮的作用力大小是G2Ca 杆和细线对滑轮的合力大小是 GDa 杆对滑轮的作用力大小是 G答案：D4(2017 年陕西宝鸡质检)如图 2-3-17 所示，某同学通过滑轮组将一重物吊起，该同学对绳的竖直拉力为 F1，对地面的压力为 F2，不计滑轮与绳的重力及摩擦，则在重物缓慢上升的过)图 2-3-17程中，下列说法正确的是(AF1 逐渐变小BF1 逐渐变大CF2 先变小后变大DF2 先变大后变小答案：B
