2020届高考物理总复习教科版课件：第2章 相互作用 第2课时 力的合成与分解 受力分析 (数理化网).ppt

第2课时 力的合成与分解 受力分析,基础回顾,核心探究,演练提升,基础回顾 自主梳理·融会贯通,知识梳理,一、共点力 作用于物体上 ,或者力的 相交于同一点的几个力. 二、合力与分力 1.定义:如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果 ,这一个力就叫做那几个力的 ,原来的几个力叫做 . 2.关系:合力和分力是 的关系. 三、力的合成 1.定义:求几个力的 . 2.运算法则: 定则或 定则.,同一点,作用线,相同,合力,分力,等效替代,合力,平行四边形,三角形,如图所示,求F1,F2的合力 (1)如图(甲),若F1,F2间夹角逐渐变大,其合力F如何变化? (2)如图(乙),怎样画表示分力F1,F2与合力F关系的矢量三角形? 答案:(1)合力F逐渐变小,方向变化;(2)把表示F1,F2的有向线段首尾顺次连接,F1的首端指向F2的尾端,即为合力F.,四、力的分解 1.概念:求一个已知力的 . 2.遵循原则: 定则或三角形定则. 3.分解方法 (1)按力产生的 分解. (2)正交分解.,分力,平行四边形,效果,五、矢量和标量,方向,没有,平行四边形定则,算术法则,六、受力分析 1.定义:把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都找出来,并画出受力 的过程.,示意图,2.一般步骤,研究对象选取方法: 法或隔离法.可以是单个物体,也可以是多个物体的组合,先分析 和已知力,再按接触面分析弹力、摩擦力,最后分析其他力(电场力、磁场力等),边分析边将力一一画在受力示意图上,准确标出各力的 ,尽量做到大力长线、小力短线,整体,重力,方向,自主检测,1.思考判断 (1)两个力的合力一定大于任一个分力.( ) (2)力的分解必须按效果分解.( ) (3)两个力的合力一定,夹角越大,分力越大.( ) (4)既有大小又有方向的量一定是矢量.( ) (5)合力及其分力均为作用于同一物体上的力.( ),答案:(1)× (2)× (3) (4)× (5)×,2.(2018·北京东城测试)如图所示,F1,F2,F3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是( ),C,解析:由矢量合成法则可知A图的合力为2F3,B图的合力为0,C图的合力为2F2,D图的合力为2F3,因F2为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为C图.,3.(2018·辽宁大连模拟)生活中的物理知识无处不在.如图所示是我们衣服上的拉链的一部分,在把拉链拉开的时候,我们可以看到有一个类似三角形的东西在两链中间运动,使很难直接分开的拉链很容易地被拉开.关于其中的物理原理,以下说法正确的是( ) A.在拉开拉链的时候,三角形的物体增大了分开两拉链的力 B.在拉开拉链的时候,三角形的物体只是为了将拉链分开,并没有增大拉力 C.在拉开拉链的时候,三角形的物体增大了分开拉链的力,但合上拉链时减小了合上的力 D.以上说法都不正确,A,解析:在拉开拉链的时候,三角形的物体在两链间和拉链一起运动,手的拉力在三角形物体上产生了两个分力,如图所示,分力大于手的拉力,所以很难直接分开的拉链可以很容易地被三角形物体分开,同理可知,合上拉链时增大了合上的力.,核心探究 分类探究·各个击破,考点一 力的合成,1.合力大小的范围,(1)两个共点力合成:|F1-F2|FF1+F2. 即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力同向时,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. 三个力不共线时,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;如果不能组成封闭的三角形,则合力最小值等于最大的力与另外两个力的数值之和的差.,2.重要结论 (1)两个分力一定时,夹角越大,合力越小. (2)合力一定时,两个等大分力的夹角越大,两个分力越大. (3)合力可以大于分力、等于分力,也可以小于分力.,3.力的合成的几种特殊情况,【典例1】 如图所示,两根立杆相距d,顶端各固定一个力传感器,一条结实的细绳两端分别系在两力传感器的挂钩上,在绳上挂一重力为G的钩码,钩码挂钩与绳之间的摩擦可忽略不计.若改变绳子的长度l,力传感器的示数F也随着绳长的改变而改变.在所挂钩码重力不变的情况下,力传感器示数F与绳长l之间的关系正确的是( ) A.F与l无关 B.F与l成反比 C.F与l2成反比 D.若l=2d,则F= G,核心点拨 (1)在绳上挂一重力为G的钩码,两侧绳相对于竖直方向对称,绳拉力大小相等. (2)绳长改变时,两杆间距离不变.,D,方法技巧 综合应用作图法和计算法 在利用平行四边形定则或三角形定则求合力时,只需作出力的示意图,对平行四边形的作图要求也不太严格,重点是利用数学方法求解.,多维训练,1.综合应用作图法和计算法 如图(甲)所示,在射箭比赛中,若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100 N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图(乙)中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示.弓弦的夹角应为(cos 53°=0.6) ( ) A.53° B.127° C.143° D.106°,D,2. 极值问题如图所示,一物块受一恒力F作用,现要使该物块沿直线AB运动,应该再加上另一个力的作用,则加上去的这个力的最小值为( ) A.Fcos B.Fsin C.Ftan D.,B,解析:要使物块沿AB方向运动,恒力F与另一个力的合力必沿AB方向,当另一个力与AB方向垂直时为最小,故F=Fsin ,B正确.,考点二 力的分解,1.力的效果分解法 (1)根据力的实际作用效果确定两个分力的方向. (2)根据两个分力的方向画出平行四边形. (3)由平行四边形和数学知识求出两分力的大小. 2.力的正交分解法 (1)概念: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,以少分解力和容易分解力为原则(即使尽量多的力在坐标轴上). 在动力学中,经常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.,【典例2】 某同学想要在元旦晚会上表演一指断钢丝的“绝技”,他设计的装置如图所示,将一细钢丝系在两铁块中间,放在水平面上,长度相等的铁杆OA,OB搁在铁块的凹槽里,两铁杆可绕铰链O自由转动,当他的手指竖直向下压在铰链上时,细钢丝将会被拉断.若不计一切摩擦力,两杆间的夹角为,则 (1)当竖直向下的力F作用在铰链上时,细钢丝的张力为多大?,核心点拨 (1)竖直向下的力F有沿两杆向下推的效果,将力F沿OA,OB方向向下分解.,核心点拨 (2)杆对铁块的作用力有沿竖直向下和水平方向推的效果,将杆对铁块的作用力沿竖直向下和水平方向分解.,(2)为了能表演成功,你对系在铁块上细钢丝的长度l与两铁杆的长度L之间的关系能提出什么好的建议?,答案:(2)见解析,方法技巧 力的分解方法的选取 (1)当物体受到三个或三个以下的力时,常利用三角形法或按实际效果进行分解,若这三个力中,有两个互相垂直,也可选用正交分解法. (2)当物体受到三个以上的力时,常用正交分解法.,多维训练,1.力的正交分解(多选)如图所示,手推车的篮子里装有一篮球,女孩把手推车沿斜面向上匀速推动,篮子的底面平行于斜面,靠近女孩的一侧面垂直于底面,下列说法正确的有(不计摩擦力)( ) A.篮子底面受到的压力大于篮球的重力 B.篮子底面受到的压力小于篮球的重力 C.篮子右侧面受到的压力大于篮球的重力 D.篮子右侧面受到的压力小于篮球的重力,BD,解析:篮球受力分析如图,由平衡得N1=Gcos ,N2=Gsin ,所以篮子右侧和底面受到的压力均小于篮球重力,故B,D正确.,2. 力的分解的多解问题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( ) A.F1的大小是唯一的 B.F2的方向是唯一的 C.F2有两个可能的方向 D.F2可取任意方向,C,解析:由于F2=30 NFsin 30°=25 N,且F2F=50 N,故由力的矢量三角形定则可知,F1可有两个值,F2有两个可能的方向如图所示,故C正确.,考点三 受力分析,受力分析的常用方法,【典例3】 (2018·湖南株洲模拟)(多选)物体C置于水平地面上,A,B由轻绳通过固定在C上的光滑定滑轮相连,C的上表面水平,连接B的轻绳水平,整个系统处于静止状态,如图所示.下列说法正确的是( ) A.B受到3个力作用 B.C与地面之间的接触面一定是粗糙的 C.C与地面之间的接触面可以是光滑的 D.C受到6个力作用,CD,核心点拨 (1)分析B与C之间的作用力时,隔离B对其进行受力分析. (2)分析C与地面之间的作用力时,以A,B,C三个物体为整体,对其进行受力分析.,解析:先对物体A受力分析,A受重力和拉力,由于B保持静止状态,故拉力等于重力;再对B受力分析,受重力、支持力、向左的拉力和向右的静摩擦力,故B与C间一定有摩擦力,故A错误;对整体受力分析,受重力和支持力,水平方向无相对运动趋势,因此不受摩擦力,故C与地面之间的接触面可能是光滑的,也可能是粗糙的,故B错误,C正确;对物体C,受重力、地面支持力、B的压力、B的摩擦力,两细绳的拉力共6个力作用,D正确.,误区警示 受力分析中的四个易错点 (1)不要把研究对象所受的力与研究对象对其他物体的作用力混淆. (2)每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有. (3)合力和分力不能重复考虑. (4)对“整体”受力,组成整体的几个物体间的作用力为内力,不是整体的受力;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,该力为物体的受力.,【典例4】 如图所示,物体A靠在竖直的墙面C上,在竖直向上的力F作用下,A,B物体保持静止,则物体A受力分析示意图正确的是( ),A,解析:以A,B整体为研究对象受力分析可知,竖直墙面C对A没有弹力;隔离A受力分析可知,在重力、B对A的弹力和摩擦力三个力作用下A静止,A正确.,多维训练,1.单物体的受力分析 如图所示,固定斜面上有一光滑小球,有一竖直轻弹簧P与一平行斜面的轻弹簧Q连接着,小球处于静止状态,则关于小球所受力的个数不可能的是( ) A.1 B.2 C.3 D.4,A,解析:设斜面倾角为,小球质量为m,如果轻弹簧P对小球的拉力等于mg,小球二力平衡;如果轻弹簧Q对小球的拉力等于mgsin ,小球受到重力、弹簧Q的拉力和斜面的支持力的作用,三力平衡;如果两个弹簧对小球都施加了拉力,那么除了重力,小球只有再受到斜面的支持力才能保证平衡,即四力平衡;物体只受单个力的作用,合力不可能为零,小球不可能处于静止状态.选项A正确.,2. 多物体的受力分析 (2018·福建厦门质检)如图所示,将三个形状不规则的磁石块叠放在水平桌面上,处于静止状态.下列说法正确的是( ) A.石块b对a的支持力与a的重力是一对平衡力 B.石块a一定受到三个力的作用 C.石块c受到水平桌面向左的摩擦力 D.桌面对石块c的作用力一定竖直向上,D,解析:对a受力分析,a可能受到重力、支持力、b的磁力和摩擦力,重力和支持力不是一对平衡力,所以A,B错误;对abc整体分析,磁力为内力,则整体只受到重力和地面的支持力,所以C错误,D正确.,演练提升 真题体验·强化提升,高考模拟,1.分解法解决非共面力问题 (2015·广东卷,19)(多选)如图所示,三条绳子的一端都系在细直杆顶端,另一端都固定在水平地面上,将杆竖直紧压在地面上,若三条绳长度不同,下列说法正确的有( ) A.三条绳中的张力都相等 B.杆对地面的压力大于自身重力 C.绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零 D.绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力,BC,解析:由于三条绳长度不同,则三条绳与竖直杆间的夹角不相等,因竖直杆仅是压在地面上而没有固定,则三条绳对杆的拉力在水平方向的分力必平衡,但三个水平分力在水平面内的方向关系不确定,故不能确定三条绳中张力的大小关系,选项A错误,C正确;由于三条绳对杆的拉力在竖直方向的分力都向下,故选项B正确;绳子拉力的合力竖直向下,杆的重力也竖直向下,它们不是一对平衡力,故选项D错误.,2.力的合成、摩擦力(2018·广东韶关模拟)质量为m的物体在大小相等、方向互相垂直的水平力F1和F2的作用下,从静止开始沿水平面运动,如图所示,若物体与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,则物体( ) A.在F1的反方向上受到f1=mg的摩擦力 B.在F2的反方向上受到f2=mg的摩擦力 C.在F1,F2合力的反方向上受到的摩擦力为f= mg D.在F1,F2合力的反方向上受到的摩擦力为f=mg,D,解析:物体从静止开始运动,因此其在地面上运动方向一定与F1,F2的合力方向相同,摩擦力与相对运动方向相反,即与F1,F2的合力方向相反,在竖直方向上物体受重力和支持力,因此支持力的大小等于重力大小;根据牛顿第三定律,正压力的大小等于重力大小,再根据f=N得f=mg,所以D正确.,A,力的合成中两类最小值问题 1.合力一定,其中一个分力的方向一定,当两个分力垂直时,另一个分力最小,拓展增分,【示例1】 (2018·江西师大附中模拟)将两个质量均为m的小球a,b用细线相连后,再用细线悬挂于O点,如图所示.用力F拉小球b,使两个小球都处于静止状态,且细线Oa与竖直方向的夹角保持=30°,则F的最小值为( ),B,解析:将a,b看成一个整体受力分析可知,当F与Oa垂直时F最小,可知此时F=2mgsin =mg,选项B正确.,2.合力方向一定,其中一个分力的大小和方向都一定,当另一个分力与合力方向垂直时,这一分力最小 【示例2】 如图所示,物体静止于光滑水平面M上,水平恒力F1作用于物体,现要使物体沿着OO方向做直线运动(F1和OO都在M平面内).那么必须同时再加一个力F2,则F2的最小值是( ),A.F1cos B.F1sin C.F1tan D.,解析:要使物体沿OO方向做直线运动,则物体受到的合力F沿OO方向,如图,由三角形定则知,当F2方向垂直OO时,F2有最小值,为F2=F1sin ,选项B正确.,B,