高考物理總復(fù)習(xí)-第二章-第2講-力的合成與分解課件

溫故自查1．力的合成(1)合力：如果幾個(gè)力同時(shí)作用于一個(gè)物體，我們可以求出這樣一個(gè)力，這個(gè)力產(chǎn)生的

跟原來(lái)幾個(gè)力共同產(chǎn)生的

相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力．可見(jiàn)，合力與原來(lái)幾個(gè)力是

的關(guān)系．(2)力的合成：

叫做力的合成．(3)共點(diǎn)力：特征是作用線“共點(diǎn)”，而不一定是力的作用點(diǎn)“共點(diǎn)”．效果效果等效替代求幾個(gè)力的合力2．平行四邊形定則求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向線段為

作平行四邊形，它的

(在兩個(gè)有向線段F1、F2之間)就表

鄰邊對(duì)角線2．三角形定則與多邊形定則(1)三角形定則根據(jù)平行四邊形定則，合力和兩個(gè)分力必構(gòu)成一個(gè)封閉的矢量三角形，叫做力的三角形定則．如圖甲所示．(2)多邊形定則：由三角形定則可推廣到多個(gè)力的合成情況：由共點(diǎn)O順次首尾相連作出各力的圖示，然后由共點(diǎn)O向最后一個(gè)力的末端所引的圖示即為要求的合力．如圖乙所示.溫故自查1．分力：如果一個(gè)力作用在物體上產(chǎn)生的效果和其他

共同作用在該物體上產(chǎn)生的效果

，這幾個(gè)力就叫做那個(gè)力的分力．顯然，這幾個(gè)力與那個(gè)力也是

關(guān)系．2．力的分解：

叫做力的分解．幾個(gè)力相同等效替代求一個(gè)已知力的分力考點(diǎn)精析1．沒(méi)有實(shí)際限制的力的分解，見(jiàn)下表：已知條件示意圖解的情況已知合力和兩個(gè)分力的方向已知合力和兩個(gè)分力的大小有兩解或無(wú)解(當(dāng)|F1－F2|>F或F>F1＋F2時(shí)無(wú)解)已知合力和一個(gè)分力的大小和方向有惟一解已知條件示意圖解的情況已知合力和一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向當(dāng)0°<θ<90°時(shí)有三種情況：(圖略)(1)當(dāng)F1＝Fsinθ或F1>F時(shí)，有一組解(2)當(dāng)F1<Fsinθ時(shí)，無(wú)解(3)當(dāng)Fsinθ<F1<F時(shí)，有兩組解當(dāng)90°≤θ≤180°時(shí)，僅F1>F時(shí)，有一組解，其余情況無(wú)解2.力的兩種分解法(1)力的效果分解法①根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向．②再根據(jù)兩個(gè)實(shí)際分力方向畫(huà)出平行四邊形．③最后由平行四邊形知識(shí)求出兩分力的大小和方向．(2)正交分解法：把一個(gè)力分解為互相垂直的兩個(gè)分力，特別是物體受多個(gè)力作用時(shí)，把物體受到的各力都分解到互相垂直的兩個(gè)方向上去，然后分別求每個(gè)方向上力的代數(shù)和，把復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為互相垂直方向上的簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算．其方法如下：命題規(guī)律根據(jù)平行四邊形定則或矢量三角形定則、正交分解法對(duì)各分力進(jìn)行合成．[考例1]如圖甲所示，有五個(gè)力作用于同一點(diǎn)O，表示這五個(gè)力的有向線段恰好分別是構(gòu)成一個(gè)正六邊形的兩鄰邊和三條對(duì)角線．已知F3＝10N，則這五個(gè)力的合力大小為_(kāi)_______N.方法三：利用正交分解法將力F1、F2、F4、F5沿F3方向和垂直F3的方向分解，如圖丙所示．根據(jù)對(duì)稱性知Fy＝0，合力F＝Fx＝3F3＝30N.[答案]30[總結(jié)評(píng)述](1)力的合成或力的分解過(guò)程，實(shí)際上是等效變換的過(guò)程．(2)正確選擇直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向．從理論上講使用正交分解法，直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向的選定是任意的，但在處理具體問(wèn)題時(shí)，選擇較為合理的坐標(biāo)軸方向，可使問(wèn)題的解法簡(jiǎn)化．在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上，如圖所示．如果鋼絲繩與地面的夾角∠A＝∠B＝60°，每條鋼絲繩的拉力都是300N，試求出兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力．[答案](1)520N方向豎直向下命題規(guī)律根據(jù)力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解，考查力的分解方法的運(yùn)用．[考例2]某壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，其中B點(diǎn)為固定鉸鏈，若在A鉸鏈處作用一垂直于壁的力F，則由于力F的作用，使滑塊C壓緊物體D，設(shè)C與D光滑接觸，桿的重力及滑塊C的重力不計(jì)．壓榨機(jī)的尺寸如圖甲所示，l＝0.5m，b＝0.05m.求物體D所受壓力的大小是F的多少倍？如圖丙所示，則FN＝F1sinθ以上各式聯(lián)立解得FN＝5F所以物體D所受壓力的大小是F的5倍．[答案]物體D所受壓力的大小是F的5倍(2010·福建泉州市質(zhì)檢)如圖所示，一半球狀物體放在粗糙的水平地面上，一只甲蟲(chóng)(可視為質(zhì)點(diǎn))從半球面的最高點(diǎn)開(kāi)始緩慢往下爬行，在爬行過(guò)程中()A．球面對(duì)甲蟲(chóng)的支持力變大B．球面對(duì)甲蟲(chóng)的摩擦力變大C．球面對(duì)甲蟲(chóng)的作用力變大D．地面對(duì)半球體的摩擦力變大[答案]B[解析]

①如圖所示為甲蟲(chóng)運(yùn)動(dòng)到某位置時(shí)的受力情況，其中FN和Ff分別是甲蟲(chóng)所受的支持力和摩擦力，因甲蟲(chóng)緩慢往下爬行，即處于平衡狀態(tài)，則球面對(duì)甲蟲(chóng)的作用力，即FN和Ff的合力與重力mg平衡，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；②將重力mg正交分解，則有Ff＝mgsinθ，F(xiàn)N＝mgcosθ，隨著甲蟲(chóng)的向下爬行，θ逐漸變大，摩擦力Ff會(huì)逐漸變大，而支持力FN會(huì)逐漸變小，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；③將半球狀物體和甲蟲(chóng)看做整體，由于甲蟲(chóng)和半球狀物體均處于平衡狀態(tài)，所以地面對(duì)半球狀物體的摩擦力始終為零，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.命題規(guī)律對(duì)多力作用的物體進(jìn)行力的合成時(shí)利用正交分解法求解方便、準(zhǔn)確，特別是對(duì)力分解或合成時(shí)三角形不是直角三角形的情景更為實(shí)用．考查靈活運(yùn)用正交分解法解決力的合成與分解，一般是以選擇題或計(jì)算題形式出現(xiàn)．[答案]AC在傾角為α的斜面上，一條質(zhì)量不計(jì)的皮帶一端固定在斜面上端，另一端繞過(guò)一中間有一圈凹槽的圓柱體，并用與斜面夾角為β的力F拉住，使整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)，如圖所示．不計(jì)一切摩擦，圓柱體質(zhì)量為m，求拉力F的大小和斜面對(duì)圓柱體的彈力N的大?。惩瑢W(xué)分析過(guò)程如下：將拉力F沿斜面和垂直于斜面方向進(jìn)行分解．沿斜面方向：Fcosβ＝mgsinα①沿垂直于斜面方向：Fsinβ＋N＝mgcosα②問(wèn)：你同意上述分析的過(guò)程嗎？若同意，按照這種分析方法求出F及N的大?。蝗舨煌?，指明錯(cuò)誤之處并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果．[解析]不同意．平行于斜面的皮帶對(duì)圓柱體也有力的作用．因此圓柱體受力如圖所示．將拉力F沿斜面和垂直于斜面方向進(jìn)行分解后，建立平衡方程，沿斜面方向受力平衡：命題規(guī)律判斷物體所受某個(gè)力的最小力利用圖解法方便、直觀．特別是動(dòng)態(tài)平衡問(wèn)題中常用圖解法求解．考查力的三角形定則的靈活運(yùn)用，常以選擇題或計(jì)算題的形式出現(xiàn)．[考例4](2010·福建泉州市聯(lián)考)如圖所示，一小球用輕繩懸于O點(diǎn)，用力F拉住小球，使懸線保持偏離豎直方向75°角，且小球始終處于平衡狀態(tài)．為了使F有最小值，F(xiàn)與豎直方向的夾角θ應(yīng)該是()A．90°B．45°C．15°D．0°[解析]

①如圖所示，小球受力平衡，其所受的重力mg、力F和輕繩拉力構(gòu)成封閉的三角形，輕繩的拉力沿圖中虛線方向；②當(dāng)力F與輕繩方向垂直時(shí)，其大小最小，由幾何關(guān)系可知，此時(shí)力F與豎直方向的夾角θ是15°.[答案]C 半圓柱體P放在粗糙的水平地面上，其右端有固定放置的豎直擋板MN.在P和MN之間放有一個(gè)光滑均勻的小圓柱體Q，整個(gè)裝置處于靜止．如圖所示是這個(gè)裝置的縱截面圖．若用外力使MN保持豎直，緩慢地向右移動(dòng)，在Q落到地面以前，發(fā)現(xiàn)P始終保持靜止．在此過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是 ()A．MN對(duì)Q的彈力逐漸減小B．地面對(duì)P的摩擦力逐漸增大C．P、Q間的彈力先減小后增大D．Q所受的合力逐漸增大[答案]B[解析]取Q為研究對(duì)象，Q受到mg、FMN、FP三個(gè)力的作用，若MN緩慢向右移動(dòng)，則FMN方向不變，F(xiàn)P與豎直方向夾角增大，動(dòng)態(tài)變化情況如圖所