《2018高中物理 专题3.5 力的分解同步课件 新人教版必修1.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高中物理 专题3.5 力的分解同步课件 新人教版必修1.ppt（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三章第三章 相互作用相互作用力的分解力的分解5 5 5 51、力的合成、力的合成2、力的合成遵循平行四边形定则、力的合成遵循平行四边形定则复复习习回回顾顾力可以合成，是否也可以分解呢力可以合成，是否也可以分解呢?往上提往上提F往前拉往前拉F1F2等效等效F看看一一看看想想一一想想F1、F2与与F对物体作用的对物体作用的效果相同效果相同F1 1、力的分解：、力的分解： 已知一个力求它的分力的过程已知一个力求它的分力的过程.一一、力力的的分分解解分力分力 F1、F2合力合力F力的合成力的合成力的分解力的分解注意：注意：力的分解力的分解是是力的合成的力的合成的逆运算逆运算； 几个分力与原来那个力是
2、等效的，几个分力与原来那个力是等效的，它们可以互相代替，它们可以互相代替，并非同时并存并非同时并存!2 2、分解依据、分解依据 把已知把已知力力F作作为为平行四边形的平行四边形的对角线对角线，那，那么，与力么，与力F共点的平行四边形的共点的平行四边形的两个邻边两个邻边就就表表示示力力F的两个的两个分力分力F1 、 F2FF2遵循遵循平行四边形定则平行四边形定则F1F1F2F想想一一想想 若没有其它限制，同一个力可以分若没有其它限制，同一个力可以分解为几对大小、方向不同的分力？解为几对大小、方向不同的分力？无数无数对！对！ 那么实际处理力的分解时，又那么实际处理力的分解时，又该如何进行呢该如何进
3、行呢?F F2 2= F sin= F sin F FF F1 1F F2 2F F1 1= F cos= F cos 典典例例探探究究例例1、已知放在水平面上的物体，受到与、已知放在水平面上的物体，受到与水平方向成水平方向成角的拉力角的拉力F 的作用的作用.对物体的斜向上的拉力对物体的斜向上的拉力F 会产生怎样会产生怎样的作用效果？如何分解？的作用效果？如何分解？FFF1F2F1F2体会重力的作用效果体会重力的作用效果 放在斜面上的物体所放在斜面上的物体所受重力受重力G产生怎样的作产生怎样的作用效果？如何分解？用效果？如何分解？例例2 2、已知放在斜面上的物体所受重力为已知放在斜面上的物体所
4、受重力为G，斜面倾角为，斜面倾角为. GF F1 1= = G sin sin F F2 2F F1 1下滑力下滑力下滑力下滑力( (重力的重力的重力的重力的一个分力一个分力一个分力一个分力) ) F F2 2= = G cos cos 当当增大时，增大时，F1、F2如如何变化？何变化？实实例例分分析析高大的桥要造很长的引桥，来减小桥面的倾角高大的桥要造很长的引桥，来减小桥面的倾角力分解的步骤力分解的步骤4、据三角形知识、据三角形知识求分力的大小和方向求分力的大小和方向.3、用平行四边形定则、用平行四边形定则定分力的大小定分力的大小； (把力把力F作为对角线，画平行四边形得分力作为对角线，画平
5、行四边形得分力)1、分析力的、分析力的作用效果作用效果；2、据力的作用效果、据力的作用效果定分力的方向定分力的方向；(画两个分力的方向画两个分力的方向)例例3、已知放在斜面上的物体所受重力为、已知放在斜面上的物体所受重力为G，斜面倾角为，斜面倾角为. F F2 2= = G cos cos GF F1 1F F2 2 F F1 1F F2 2G F F1 1= = G sin sin F F1 1= = G tan tan F F2 2= = G/cos/cos A AB BC C F F拉力F怎么分解？A AB BC C F FF F1 1 F F2 2F F1 1= = F F /tan
6、/tan F F2 2= = F F /sin /sin 动手感受一下动手感受一下F F1 1= = F F /sin /sin F F2 2= = F F /tan /tan A AB BC C F FF F1 1 F F2 2例例4、可自由转动的轻杆、可自由转动的轻杆AC 和和BC ，BC 杆水平，在它们的连接处杆水平，在它们的连接处C点施加一个竖点施加一个竖直向下的力直向下的力F .F F1 1= = G cos cos F F2 2= = G sin sin F F1 1F F2 2G A AB BO O例例5、用两根轻绳将物体悬挂起来。已知、用两根轻绳将物体悬挂起来。已知物体重力为物
7、体重力为G，轻绳，轻绳AO与水平方向夹角与水平方向夹角为为，AOB为直角为直角. 合力一定，合力一定，两等大分力两等大分力随它们随它们之间的夹角变化而如何变化之间的夹角变化而如何变化?分力随夹角增大而增大分力随夹角增大而增大交交流流与与讨讨论论 人字型支架，夹角较大时，用指力就可人字型支架，夹角较大时，用指力就可以很轻松的将铁丝拉断，为什么会这样？以很轻松的将铁丝拉断，为什么会这样？四两可以拨千斤四两可以拨千斤体验体验分力的大小与合力的大小的关系分力的大小与合力的大小的关系.生生活活应应用用赵州桥是当今世界赵州桥是当今世界上跨径最大、建造上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型最早的单孔敞肩型石拱桥，
8、距今石拱桥，距今1400多年多年. GF F压压压压分分析析我们取石拱桥上面的石块我们取石拱桥上面的石块A进行分析，就会发现拱桥进行分析，就会发现拱桥上面物体的重力压在上面物体的重力压在A上对上对A施加向下压力由于施加向下压力由于A是是楔形不能向下移动，只能挤压相邻的楔形不能向下移动，只能挤压相邻的B、C已知合力和两个分力的方向已知合力和两个分力的方向（F F1 1、F F2 2不在同一直线上）不在同一直线上） F FF F2 2F F1 1已知合力和两个分力的大小（已知合力和两个分力的大小（F F1 1+F+F2 2 F F且且F F1 1FF2 2）已知合力和一个分力已知合力和一个分力的大
9、小与方向的大小与方向 F F1 1F FF F2 2F FF FF F1 1F F2 2F F1 1F F2 2F F1 1F F2 2三三、力力的的分分解解确确定定解解情情况况3. 3.当当F sinF sin FF1 1 F F 时时2. 2.当当F F1 1 Fsin Fsin 时时 F F F F4. 4.当当F F1 1 F F 时时 F F已知合力和一个分力的方向和另一个分力的大小已知合力和一个分力的方向和另一个分力的大小1. 1.当当F F1 1 = Fsin= Fsin 时时 F F 把力沿两个互相垂直的方向进行分解的方把力沿两个互相垂直的方向进行分解的方法叫做力的正交分解法法
10、叫做力的正交分解法.y y y yx x x xF F1x1xF F1y1yF Fx x =F=F1x1x+F+F2x2x+F+F3x3x+F Fy y =F=F1y1y+F+F2y2y+F+F3y3y+F F3x 3x = F= F3 3F F3y 3y = 0= 0F = FF = Fx x2 2 + F+ Fy y2 2坐标的选取：坐标的选取：原则上是任意的，但实际问题原则上是任意的，但实际问题中，让尽可能多的力落在这个方向上，这样中，让尽可能多的力落在这个方向上，这样就可以尽可能少分解力就可以尽可能少分解力.F F1 1F F2 2F F3 3F F2y2yF F2x2x附附：力力的的
11、正正交交分分解解例例1、质量为、质量为m的木块在推力的木块在推力F作用下，在作用下，在水平地面上做匀速运动已知木块与地面水平地面上做匀速运动已知木块与地面间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，那么木块受到的滑，那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪个动摩擦力为下列各值的哪个( )Amg B（mg+F sin）C（mg+F sin） DF cosB、D例例2、 如图，物体如图，物体A的质量为的质量为m，斜面倾角，斜面倾角，A与斜面间的动摩擦因数为与斜面间的动摩擦因数为，斜面固定，现有一，斜面固定，现有一个水平力个水平力F作用在作用在A上，当上，当F多大时，物体多大时，物体A恰能恰能沿斜面匀速向上运动
12、？沿斜面匀速向上运动？FAFN=Fsin+GcosFcos=Gsin+FfFf=FN例例3、如图所示，物体受到如图所示，物体受到F1、F2和和F3的的作用，作用， F2与与F3的夹角为的夹角为1350 ，F1与与F3的夹的夹角为角为1500，其中其中F3=10N，物体处于静止状，物体处于静止状态，则态，则F1和和F2的大小各为多少？的大小各为多少？x xy yo oF1F2F3F1XF1yF2XF2yX：F2X=F1X即：即：F2cos450=F1cos600Y： F2Y+F1Y=F3即：即：F2sin450+F1sin600=F3600450例例4 、木木箱箱重重500 N，放放在在水水平平
13、地地面面上上，一一个个人人用用大大小小为为200 N与与水水平平方方向向成成30向向上上的的力力拉拉木木箱箱，木木箱箱沿沿地地平平面面匀匀速速运运动动，求求木木箱箱受受到到的的摩摩擦力和地面所受的压力。擦力和地面所受的压力。30FFGFfFNF1F2x x2 2C CA AB Bx x1 1x x二二、矢矢量量相相加加的的法法则则【探求】【探求】人从人从A到到B，再到，再到C的过程中，总位的过程中，总位移与两段位移的关系移与两段位移的关系?另一分另一分矢量矢量分矢量分矢量合矢量合矢量把两个矢量把两个矢量首尾首尾相接相接从而求出合从而求出合矢量的方法叫做矢量的方法叫做三角形定则三角形定则三角形定
14、则与平行四边形定则实质一样三角形定则与平行四边形定则实质一样矢量矢量：在物理学中，像力一样在物理学中，像力一样即有大小，又有即有大小，又有方向方向的物理量叫做矢量的物理量叫做矢量. 矢量在相加时遵守平行四边形定则矢量在相加时遵守平行四边形定则(或三角或三角形定则形定则). 如：力、速度、位移等如：力、速度、位移等.标量：标量：在物理学中，在物理学中，只有大小只有大小、没有方向没有方向的物的物理量叫做标量理量叫做标量. 标量在计算时遵循标量在计算时遵循算术运算法则算术运算法则. 如：时间、质量、长度等如：时间、质量、长度等. 如图，一个物体的速度如图，一个物体的速度v1 在一小段在一小段时间内发
15、生了变化，变成了时间内发生了变化，变成了v2 。你能根。你能根据据v1 、v2 ，按照三角形定则找出变化量，按照三角形定则找出变化量v 吗？吗？v v1 1 1 1v v2 2 2 2 v v说说一一说说一、力的分解遵守一、力的分解遵守平行四边形定则平行四边形定则1、定、定 解解 条条 件件(1)已知两分力的方向已知两分力的方向(2)已知一个分力的大小和方向已知一个分力的大小和方向2、效果分解法、效果分解法(1) (1) 据力的作用效果据力的作用效果据力的作用效果据力的作用效果定分力的方向定分力的方向定分力的方向定分力的方向(2) (2) 用平行四边形定则用平行四边形定则用平行四边形定则用平行
16、四边形定则定分力的大小定分力的大小定分力的大小定分力的大小(3)(3)据三角形知识据三角形知识据三角形知识据三角形知识求分力的大小和方向求分力的大小和方向求分力的大小和方向求分力的大小和方向3、正交分解法：、正交分解法：沿两互相垂直的方向分解沿两互相垂直的方向分解二、矢量二、矢量(加、减）运算法则加、减）运算法则2、矢量：、矢量：有大小，又有方向有大小，又有方向，相加相加时遵守平行四边形定则时遵守平行四边形定则 (或三角形或三角形定则定则)1、法则：、法则：平行四边形定则平行四边形定则 (或或三角形定则三角形定则) 将一个力将一个力F F分解成两个分力分解成两个分力F F1、F F2，而分力，
17、而分力F F1、F F2都是矢量，有都是矢量，有大小、方向；那么两个大小、方大小、方向；那么两个大小、方向如何去构造平行四边形呢？能向如何去构造平行四边形呢？能有几种情形呢？有几种情形呢？ 以代表的合力的有向线段为对角线，代表两分力的有向以代表的合力的有向线段为对角线，代表两分力的有向线段为邻边，如果可以构成平行四边形（三角形），说明合线段为邻边，如果可以构成平行四边形（三角形），说明合力可以分解成给定的力，即有解；力可以分解成给定的力，即有解；如果不能构成平行四边形如果不能构成平行四边形（三角形），说明该合力不能按成给定的分力分解，即无解（三角形），说明该合力不能按成给定的分力分解，即无解想
18、想一一想想0 0 0 0F F F Fx x x xy y y y1.1.1.1.正交分解法正交分解法正交分解法正交分解法 定义：把力按作用效果沿两个相互垂直的坐标轴定义：把力按作用效果沿两个相互垂直的坐标轴定义：把力按作用效果沿两个相互垂直的坐标轴定义：把力按作用效果沿两个相互垂直的坐标轴分解的方法叫正交分解法分解的方法叫正交分解法分解的方法叫正交分解法分解的方法叫正交分解法. . 可将力可将力可将力可将力F F分解成分解成分解成分解成F Fx x和和和和F Fy y，且，且，且，且它们的关系是它们的关系是它们的关系是它们的关系是: : F Fx x=Fcos=Fcos F Fy y=Fsi
19、n=Fsin 坐标轴选取的原则坐标轴选取的原则坐标轴选取的原则坐标轴选取的原则 在求解多个力的合力时，运用正交分解法比较简在求解多个力的合力时，运用正交分解法比较简在求解多个力的合力时，运用正交分解法比较简在求解多个力的合力时，运用正交分解法比较简单，要尽量减少分解未知的力，即将可能多的力建立单，要尽量减少分解未知的力，即将可能多的力建立单，要尽量减少分解未知的力，即将可能多的力建立单，要尽量减少分解未知的力，即将可能多的力建立在坐标轴上，使求解问题简化在坐标轴上，使求解问题简化在坐标轴上，使求解问题简化在坐标轴上，使求解问题简化. .正交分解的实质正交分解的实质正交分解的实质正交分解的实质
20、将矢量运算转化为代数运算将矢量运算转化为代数运算将矢量运算转化为代数运算将矢量运算转化为代数运算. .在求解力学综合题时经常用到的在求解力学综合题时经常用到的解题方法解题方法A AB B GGN N1 1N N2 2 2. 2.动态分析法动态分析法动态分析法动态分析法 利用平行四边形定则或三角形定则将物体的受力利用平行四边形定则或三角形定则将物体的受力利用平行四边形定则或三角形定则将物体的受力利用平行四边形定则或三角形定则将物体的受力情况作一个基础分析，利用题中给出的信息情况作一个基础分析，利用题中给出的信息情况作一个基础分析，利用题中给出的信息情况作一个基础分析，利用题中给出的信息( (某个
21、角度某个角度某个角度某个角度的变化或某个力大小的变化的变化或某个力大小的变化的变化或某个力大小的变化的变化或某个力大小的变化) )从图中观察其它力的变化从图中观察其它力的变化从图中观察其它力的变化从图中观察其它力的变化的方法的方法的方法的方法. .例：例：例：例：如图，挡板如图，挡板如图，挡板如图，挡板ABAB和竖直墙之间夹有小球，球的质量和竖直墙之间夹有小球，球的质量和竖直墙之间夹有小球，球的质量和竖直墙之间夹有小球，球的质量为为为为mm，则当挡板与竖直墙壁之间夹角，则当挡板与竖直墙壁之间夹角，则当挡板与竖直墙壁之间夹角，则当挡板与竖直墙壁之间夹角 缓缓增加时，缓缓增加时，缓缓增加时，缓缓增
22、加时，ABAB板及墙对球的压力如何变化板及墙对球的压力如何变化板及墙对球的压力如何变化板及墙对球的压力如何变化? ?练习练习1、如图，重如图，重G的光滑小球静止在固定斜的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水面和竖直挡板之间。若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小力的大小F1、F2变化情况是（变化情况是（ ）A. F1增大增大 B. F2先减小后增大先减小后增大C. F2增大增大 D. F2减少减少 B解析：以球为研究对象，球所受重力解析：以球为研究对象，球所受重力mg产生的效果有两产生的效果有两个：
23、对挡板产生的压力个：对挡板产生的压力FN2，其大小等于，其大小等于F2；对斜面产；对斜面产生的压力生的压力FN2，其大小等于，其大小等于F1.根据重力产生的效果将重力分解，如图所示，当挡板与根据重力产生的效果将重力分解，如图所示，当挡板与斜面夹角为斜面夹角为，由图示位置变化时，由图示位置变化时，F1的大小改变，但的大小改变，但方向不变（与竖直方向成方向不变（与竖直方向成角），始终垂直斜面；角），始终垂直斜面；F2的的方向总是垂直于挡板方向总是垂直于挡板AO，其大小、方向均变化，由图，其大小、方向均变化，由图可知，当可知，当=90时，挡板时，挡板AO所受压力大小所受压力大小F2最小，最小最小，最
24、小值为值为mgsin .练习练习2：用两根轻绳将一水桶悬挂起来，已知轻：用两根轻绳将一水桶悬挂起来，已知轻绳绳BO与水平方向夹角为与水平方向夹角为53 ，AOB为为90 .两根轻绳能承受的最大拉力相同，当往水桶里两根轻绳能承受的最大拉力相同，当往水桶里不断加水时，哪根绳子会先断？不断加水时，哪根绳子会先断？A AB BO OF F1 1F F2 2F FA AF FB BGA AB BO OOAOA水平水平A A A AB B B BC C C CA A A AB B B BC C C CT T T T1 1 1 1N N N NT T T T2 2 2 23.3.3.3.相似三角形法相似三角
25、形法相似三角形法相似三角形法 利用题中所给出的图形当中的几何三角形与分析利用题中所给出的图形当中的几何三角形与分析利用题中所给出的图形当中的几何三角形与分析利用题中所给出的图形当中的几何三角形与分析问题所得到的矢量三角形相似进行解题问题所得到的矢量三角形相似进行解题问题所得到的矢量三角形相似进行解题问题所得到的矢量三角形相似进行解题. .例：例：例：例：图中为一悬挂重物的三角形支架示意图，三角形图中为一悬挂重物的三角形支架示意图，三角形图中为一悬挂重物的三角形支架示意图，三角形图中为一悬挂重物的三角形支架示意图，三角形三边长度之比为三边长度之比为三边长度之比为三边长度之比为L LABAB:L:
26、LACAC:L:LBCBC=2:3:4=2:3:4，当支架顶端悬挂，当支架顶端悬挂，当支架顶端悬挂，当支架顶端悬挂的重物为的重物为的重物为的重物为GG时，时，时，时，BCBC杆和杆和杆和杆和ACAC绳受到的力分别为多少绳受到的力分别为多少绳受到的力分别为多少绳受到的力分别为多少? ? 练习练习1：如图，光滑圆柱体半径为如图，光滑圆柱体半径为R，在圆心，在圆心O的的正上方力顶点高正上方力顶点高h处有一定滑轮，通过定滑轮用细处有一定滑轮，通过定滑轮用细绳拉一质量为绳拉一质量为m的小球由的小球由A点（点（OA水平）沿圆柱水平）沿圆柱缓慢运动到缓慢运动到B点。求：点。求： （1）此过程中，该球对圆柱体
27、的压力）此过程中，该球对圆柱体的压力.（2）分析此过程中，绳对球的拉力）分析此过程中，绳对球的拉力F如何变化如何变化. A B CP练习练习2： 如图，支杆如图，支杆BC一端用铰链固定于一端用铰链固定于B，另，另一端连接滑轮一端连接滑轮C，重物，重物P上系一轻绳经上系一轻绳经C固定于固定于墙上墙上A点点. 若杆若杆BC、滑轮、滑轮C及绳子的质量、摩擦及绳子的质量、摩擦均不计，将绳端均不计，将绳端A点沿墙稍向下移，再使之平衡点沿墙稍向下移，再使之平衡时，绳的拉力和时，绳的拉力和BC杆受到的压力如何变化杆受到的压力如何变化?1对一个已知力进行分解的几种常见的情况对一个已知力进行分解的几种常见的情况平行四边形定则平行四边形定则F1F2FF1F2F三角形定则三角形定则F1F2F或或提示：一般情况下，提示：一般情况下，矢量矢量可以可以平移平移三角形定则三角形定则
