2019版高考物理总复习 第二章 相互作用 基础课2 力的合成与分解课件.ppt

基础课2力的合成与分解 力的合成 1 合力与分力 1 定义 如果一个力跟几个共点力共同作用产生的效果相同 这一个力就叫做那几个力的 原来那几个力叫做 2 关系 合力和分力是的关系 知识排查 产生的效果 合力 分力 等效替代 2 共点力作用在物体的 或作用线的交于一点的力 如下图1所示均是共点力 图1 同一点 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 这两个邻边之间的就表示合力的和 如图2甲所示 三角形定则 把两个矢量 从而求出合矢量的方法 如图2乙所示 图2 合力 共点力 对角线 大小 方向 首尾相接 力的分解 1 定义 求一个已知力的的过程 2 遵循原则 定则或定则 3 分解方法 按力产生的分解 正交分解 如图3将结点O进行受力分解 图3 分力 平行四边形 三角形 效果 1 矢量 既有大小又有的量 相加时遵从 2 标量 只有大小方向的量 求和时按相加 矢量和标量 方向 平行四边形定则 没有 代数法则 1 思考判断 1 两个分力大小一定时 两分力方向间的夹角 越大 合力越小 2 合力一定时 两等大分力间的夹角 越大 两分力越大 3 力的分解必须按效果进行分解 4 位移 速度 加速度 力和时间都是矢量 答案 1 2 3 4 小题速练 2 多选 关于几个力及其合力 下列说法正确的是 A 合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同B 合力与原来那几个力同时作用在物体上C 合力的作用可以替代原来那几个力的作用D 求几个力的合力遵守平行四边形定则解析合力与分力是等效替代的关系 即合力的作用效果与那几个分力的共同作用效果相同 合力可以替代那几个分力 但不能认为合力与分力同时作用在物体上 选项A C正确 B错误 力是矢量 所以求合力时遵守平行四边形定则 选项D正确 答案ACD 3 人教版必修1 P64 T2改编 有两个力 它们的合力为0 现在把其中一个向东6N的力改为向南 大小不变 它们的合力大小为 答案B 4 人教版必修1 P66 T2改编 一个竖直向下的180N的力分解为两个分力 一个分力在水平方向上并等于240N 则另一个分力的大小为 A 60NB 240NC 300ND 420N答案C 共点力的合成 1 合力大小的范围 1 两个共点力的合成 F1 F2 F F1 F2 即两个力的大小不变时 其合力随夹角的增大而减小 当两个力共线反向时 合力最小 为 F1 F2 当两力共线同向时 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 2 共点力合成的方法 1 作图法 图4 图4 2 计算法 3 多个共点力的合成方法依据平行四边形定则先求出任意两个力的合力 再求这个合力与第三个力的合力 依次类推 求完为止 1 如图5所示 物体只受到同一平面内三个力的作用 图中线段的长短表示力的大小 其中力F1与OO 成 30 的角 下图中能正确描述该物体获得加速度方向的是 解析图中线段的长短表示力的大小 箭头表示力的方向 利用几何知识 首先以F1和F3为邻边作平行四边形 其所夹角的对角线为F1和F3的合力F13 然后以F2和F13为邻边作平行四边形 其所夹角的对角线为F2和F13的合力F213 可知合力F213与水平虚线的夹角 30 选项B正确 答案B 2 三个共点力大小分别是F1 F2 F3 关于它们合力F的大小 下列说法正确的是 A F大小的取值范围一定是0 F F1 F2 F3B F至少比F1 F2 F3中的某一个大C 若F1 F2 F3 3 6 8 只要适当调整它们之间的夹角 一定能使合力为零D 若F1 F2 F3 3 6 2 只要适当调整它们之间的夹角 一定能使合力为零 解析三个大小分别是F1 F2 F3的共点力合成后的最大值一定等于F1 F2 F3 但最小值不一定等于零 只有当某一个力的大小在另外两个力的大小的和与差之间时 这三个力的合力才可能为零 选项A B D错误 C正确 答案C 3 如图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 弹性限度内 则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为 图6 答案D 力的分解 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 即尽最多的力在坐标轴上 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 应用 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 如图7 图7 1 多选 如图8所示 一个大人拉着载有两个小孩的小车 其拉杆可自由转动 沿水平地面匀速前进 则对小孩和车 下列说法正确的是 A 拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力B 拉力与摩擦力的合力大小等于重力的大小C 拉力与摩擦力的合力方向竖直向上D 小孩和车所受的合力为零答案CD 图8 2 多选 如图9所示 质量为m的木块在推力F作用下 在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 那么木块受到的滑动摩擦力为 A mgB mg Fsin C mg Fsin D Fcos 图9 解析木块匀速运动时受到四个力的作用 重力mg 推力F 支持力FN 摩擦力Ff 沿水平方向建立x轴 将F进行正交分解 如图所示 这样建立坐标系只需分解F 由于木块做匀速直线运动 所以在x轴上 向左的力等于向右的力 水平方向二力平衡 在y轴上 向上的力等于向下的合力 即Fcos Ff FN mg Fsin 又Ff FN 解得 Ff mg Fsin 故选项B D正确 答案BD 3 假期里 一位同学在厨房里帮助妈妈做菜 对菜刀发生了兴趣 他发现菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一样 刀刃前部的顶角小 后部的顶角大 如图10所示 他先后作出过几个猜想 其中合理的是 A 刀刃前部和后部厚薄不匀 仅是为了打造方便 外形美观 跟使用功能无关B 在刀背上加上同样的压力时 分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C 在刀背上加上同样的压力时 顶角越大 分开其他物体的力越大D 在刀背上加上同样的压力时 顶角越小 分开其他物体的力越大 图10 答案D 活结 和 死结 动杆 和 定杆 模型 模型建构能力的培养 1 活结 和 死结 的比较 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 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这两段绳子夹角的平分线 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 例1 2016 全国卷 多选 如图11所示 一光滑的轻滑轮用细绳OO 悬挂于O点 另一细绳跨过滑轮 其一端悬挂物块a 另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b 外力F向右上方拉b 整个系统处于静止状态 若F方向不变 大小在一定范围内变化 物块b仍始终保持静止 则 A 绳OO 的张力也在一定范围内变化B 物块b所受到的支持力也在一定范围内变化C 连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化D 物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化 图11 解析由于物体a b均保持静止 各绳间角度保持不变 对a受力分析得 绳的拉力FT mag 所以物体a受到绳的拉力保持不变 由滑轮性质知 滑轮两侧绳的拉力相等 所以连接a和b绳的张力大小 方向均保持不变 选项C错误 a b受到绳的拉力大小 方向均不变 所以OO 的张力不变 选项A错误 对b进行受力分析 如图所示 由平衡条件得 FTcos Ff Fcos Fsin FN FTsin mbg 其中FT和mbg始终不变 当F大小在一定范围内变化时 支持力在一定范围内变化 选项B正确 摩擦力也在一定范围内发生变化 选项D正确 答案BD 延伸拓展 多选 在 例1 中若将拉力F的方向变为水平方向 使物块a在细绳拉力作用下匀速上升 则 A 桌面对物块b的支持力增大B 桌面对物块b的摩擦力减小C 细绳OO 的拉力减小D 细绳OO 与竖直方向的夹角增大 解析当物块b向右运动时 可判断出拉物块b的细绳与水平面之间的夹角变小 O a与O b之间的夹角变大 根据力的合成及平衡条件可知 OO 与竖直方向的夹角变大 选项D正确 对物块b受力分析如图所示 根据平衡条件得 FN FTasin mbg Ff FN 因FTa不变 变小 所以FN变大 Ff变大 选项A正确 B错误 因为O a O b的夹角变大 FTa不变 所以合力变小 即细绳OO 的拉力减小 选项C正确 答案ACD 针对训练1 如图12所示 一个重为G的吊椅用轻绳AO BO固定 绳AO BO相互垂直 且两绳中的拉力分别为FA FB 物体受到的重力为G 则 A FA一定大于GB FA一定大于FBC FA一定小于FBD FA与FB大小之和一定等于G答案B 图12 2 动杆 和 定杆 的比较 动杆 对于一端有转轴或有铰链的轻杆 其提供的弹力方向一定是沿着轻杆的方向 定杆 一端固定的轻杆 如一端 插入 墙壁或固定于地面 其提供的弹力不一定沿着轻杆的方向 力的方向只能根据具体情况进行受力分析 根据平衡条件或牛顿第二定律确定杆中的弹力的大小和方向 例2 水平横梁的一端A插在墙壁内 另一端装有一个轻质小滑轮B 一轻绳的一端C固定于墙壁上 另一端跨过滑轮后悬挂一质量m 10kg的重物 CB与水平方向夹角为30 如图13所示 则滑轮受到杆的作用力大小为 g取10m s2 图13A 50NB 50NC 100ND 100N 解析以滑轮为研究对象 悬挂重物的绳的拉力FT mg 100N 故小滑轮受到绳的作用力沿BC BD方向 大小都是100N 以CB BD为邻边作平行四边形如图所示 由 CBD 120 CBE DBE 得 CBE DBE 60 即 CBE是等边三角形 故F合 100N 根据平衡条件得F 100N 选项C正确 答案C 针对训练2 多选 如图14所示 轻杆BC一端用铰链固定于墙上 另一端有一小滑轮C 重物系一绳经C固定在墙上的A点 滑轮与绳的质量及摩擦均不计 若将绳一端从A点沿墙稍向上移 系统再次平衡后 则 A 绳的拉力增大B 轻杆受到的压力减小 且杆与AB的夹角变大C 绳的拉力大小不变D 轻杆受的压力不变 图14 解析对C进行受力分析如图所示 根据力的平衡条件和对称性可知FAC FCD G A点上移后绳上拉力大小不变 一直等于重物的重力 故选项A错误 C正确 A点上移后AC与CD的夹角变大 则合力变小 即轻杆受到的压力减小 方向沿杆方向并且沿 ACD的角平分线 根据几何知识知 BCD变大 即杆与AB夹角变大 则选项B正确 D错误 答案BC