2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第二章研究物體間的相互作用第2講力的合成與分解課件粵教版

1、第第2講力的合成與分解講力的合成與分解一、力的合成一、力的合成1.合力與分力合力與分力(1)定義：如果一個(gè)力定義：如果一個(gè)力跟幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這跟幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的效果相同，這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的，那幾個(gè)力叫做這一個(gè)力的，那幾個(gè)力叫做這一個(gè)力的。(2)關(guān)系：合力與分力是關(guān)系：合力與分力是的關(guān)系。的關(guān)系。產(chǎn)生的效果產(chǎn)生的效果知識(shí)要點(diǎn)知識(shí)要點(diǎn)合力合力分力分力等效替代等效替代2.共點(diǎn)力共點(diǎn)力作用在物體的作用在物體的，或作用線的，或作用線的交于一點(diǎn)的幾個(gè)力。如下圖交于一點(diǎn)的幾個(gè)力。如下圖1所示均是共點(diǎn)力。所示均是共點(diǎn)力。圖圖1同一點(diǎn)同一點(diǎn)延長(zhǎng)線延長(zhǎng)線3.

2、力的合成力的合成(1)定義：求幾個(gè)力的定義：求幾個(gè)力的的過(guò)程。的過(guò)程。(2)運(yùn)算法則運(yùn)算法則平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的的合力，可以用表示這兩個(gè)力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的就表示合力的就表示合力的和和。如圖。如圖2甲所示。甲所示。三角形定則：把兩個(gè)矢量三角形定則：把兩個(gè)矢量，從而求出合矢量的方法。如圖，從而求出合矢量的方法。如圖2 乙所示。乙所示。圖圖2合力合力共點(diǎn)力共點(diǎn)力對(duì)角線對(duì)角線大小大小方向方向首尾相接首尾相接二、力的分解二、力的分解1.定義：求一個(gè)已知力的定義：求一個(gè)

3、已知力的的過(guò)程。的過(guò)程。2.運(yùn)算法則：運(yùn)算法則：定則或定則或定則。定則。3.分解方法：分解方法：(1)按力產(chǎn)生的按力產(chǎn)生的分解；分解；(2)正交分解。如圖正交分解。如圖3將結(jié)點(diǎn)將結(jié)點(diǎn)o所受的所受的力進(jìn)行分解。力進(jìn)行分解。圖圖3分力分力平行四邊形平行四邊形三角形三角形效果效果三、矢量和標(biāo)量三、矢量和標(biāo)量1.矢量：既有大小又有矢量：既有大小又有的量，相加時(shí)遵從的量，相加時(shí)遵從。2.標(biāo)量：只有大小沒(méi)有標(biāo)量：只有大小沒(méi)有的量，求和時(shí)按的量，求和時(shí)按相加。相加。方向方向平行四邊形定則平行四邊形定則方向方向代數(shù)法則代數(shù)法則基礎(chǔ)診斷基礎(chǔ)診斷1.(多選多選)關(guān)于幾個(gè)力及其合力，下列說(shuō)法正確的是關(guān)于幾個(gè)力及其合

4、力，下列說(shuō)法正確的是()a.合力的作用效果跟原來(lái)那幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同合力的作用效果跟原來(lái)那幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果相同b.合力與原來(lái)那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上合力與原來(lái)那幾個(gè)力同時(shí)作用在物體上c.合力的作用可以替代原來(lái)那幾個(gè)力的作用合力的作用可以替代原來(lái)那幾個(gè)力的作用d.求幾個(gè)力的合力遵守平行四邊形定則求幾個(gè)力的合力遵守平行四邊形定則解析解析合力與分力是等效替代的關(guān)系，即合力的作用效果與那幾個(gè)分力的共同作用效合力與分力是等效替代的關(guān)系，即合力的作用效果與那幾個(gè)分力的共同作用效果相同，合力可以替代那幾個(gè)分力，但不能認(rèn)為合力與分力同時(shí)作用在物體上，選項(xiàng)果相同，合力可以替代那幾個(gè)分力，但不能

5、認(rèn)為合力與分力同時(shí)作用在物體上，選項(xiàng)a、c正確，正確，b錯(cuò)誤；力是矢量，所以求合力時(shí)遵守平行四邊形定則，選項(xiàng)錯(cuò)誤；力是矢量，所以求合力時(shí)遵守平行四邊形定則，選項(xiàng)d正確。正確。答案答案acd2.粵教版必修粵教版必修1p66t2改編改編兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力f1和和f2，當(dāng)它們的夾角為，當(dāng)它們的夾角為90時(shí)，時(shí)，合力大小為合力大小為f，如果它們的夾角為，如果它們的夾角為60，合力大小為，合力大小為()答案答案b3.一個(gè)豎直向下的一個(gè)豎直向下的180 n的力分解為兩個(gè)分力，一個(gè)分力在水平方向上并等于的力分解為兩個(gè)分力，一個(gè)分力在水平方向上并等于240 n，則另一個(gè)分力的大小為則另一

6、個(gè)分力的大小為()a.60 n b.240 nc.300 n d.420 n答案答案c4.一體操運(yùn)動(dòng)員倒立并靜止在水平地面上，下列圖示姿勢(shì)中，沿手臂的力一體操運(yùn)動(dòng)員倒立并靜止在水平地面上，下列圖示姿勢(shì)中，沿手臂的力f最大的是最大的是()解析解析將運(yùn)動(dòng)員所受的重力按照效果進(jìn)行分解，由大小、方向確定的一個(gè)力分解為將運(yùn)動(dòng)員所受的重力按照效果進(jìn)行分解，由大小、方向確定的一個(gè)力分解為兩個(gè)等大的力時(shí)，合力在分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分力越大，故兩個(gè)等大的力時(shí)，合力在分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分力越大，故d正確。正確。答案答案d1.兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍|f1f2|

7、ff1f2。2.重要結(jié)論重要結(jié)論(1)兩個(gè)分力一定時(shí)，夾角兩個(gè)分力一定時(shí)，夾角越大，合力越小。越大，合力越小。(2)合力一定時(shí)，兩個(gè)分力夾角越大，兩分力越大。合力一定時(shí)，兩個(gè)分力夾角越大，兩分力越大。(3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。共點(diǎn)力的合成共點(diǎn)力的合成3.力合成的方法力合成的方法(1)作圖法作圖法(2)計(jì)算法計(jì)算法若兩個(gè)力若兩個(gè)力f1、f2的夾角為的夾角為，如圖，如圖4所示，合力的大小可由余弦定理得到：所示，合力的大小可由余弦定理得到：圖圖44.三個(gè)共點(diǎn)力的合成三個(gè)共點(diǎn)力的合成(1)最大值：三個(gè)力共線且同向時(shí)，其合力最大，為最大

8、值：三個(gè)力共線且同向時(shí)，其合力最大，為f1f2f3。(2)最小值：任取兩個(gè)力，求出其合力的范圍，如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi)，最小值：任取兩個(gè)力，求出其合力的范圍，如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi)，則三個(gè)力的合力的最小值為零。如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi)，則合力的最小值則三個(gè)力的合力的最小值為零。如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi)，則合力的最小值為最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)較小的力的大小之和。為最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)較小的力的大小之和。【例【例1】 如圖如圖5所示，一個(gè)所示，一個(gè)“y”形彈弓頂部跨度為形彈弓頂部跨度為l，兩根相同的橡皮條自由長(zhǎng)度均，兩根相同的橡皮條自由長(zhǎng)度均為為l，在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮，

9、在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長(zhǎng)度不計(jì)長(zhǎng)度不計(jì))做成裹片。若橡皮條的彈力與做成裹片。若橡皮條的彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為形變量的關(guān)系滿足胡克定律，且勁度系數(shù)為k，發(fā)射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長(zhǎng)，發(fā)射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長(zhǎng)度為度為2l(彈性限度內(nèi)彈性限度內(nèi))，則發(fā)射過(guò)程中裹片對(duì)彈丸的最大作用力為，則發(fā)射過(guò)程中裹片對(duì)彈丸的最大作用力為()答案答案d1.(二力合成二力合成)如圖如圖6所示，兩位同學(xué)用同樣大小的力共同提起一桶水，桶和水的總重所示，兩位同學(xué)用同樣大小的力共同提起一桶水，桶和水的總重力為力為g。下列說(shuō)法正確的是。下列說(shuō)法正確的是()答案答案b2.(三個(gè)力的合成三個(gè)力的合成

10、)三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是f1、f2、f3，關(guān)于它們合力，關(guān)于它們合力f的大小，下的大小，下列說(shuō)法正確的是列說(shuō)法正確的是()a.f大小的取值范圍一定是大小的取值范圍一定是0ff1f2f3b.f至少比至少比f(wàn)1、f2、f3中的某一個(gè)力大中的某一個(gè)力大c.若若f1f2f3368，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零d.若若f1f2f3362，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零解析解析三個(gè)大小分別是三個(gè)大小分別是f1、f2、f3的共點(diǎn)力合成后的最大值一定等于的共點(diǎn)力合成后的最

11、大值一定等于f1f2f3，但最小值不一定等于零，只有當(dāng)某一個(gè)力的大小在另外兩個(gè)力的合力范圍內(nèi)時(shí)，但最小值不一定等于零，只有當(dāng)某一個(gè)力的大小在另外兩個(gè)力的合力范圍內(nèi)時(shí)，這三個(gè)力的合力才可能為零，選項(xiàng)這三個(gè)力的合力才可能為零，選項(xiàng)a、b、d錯(cuò)誤，錯(cuò)誤，c正確。正確。答案答案c3.(多力合成多力合成) (多選多選)5個(gè)共點(diǎn)力的情況如圖個(gè)共點(diǎn)力的情況如圖7所示。已知所示。已知f1f2f3f4f，且這，且這4個(gè)力恰好圍成一個(gè)正方形，個(gè)力恰好圍成一個(gè)正方形，f5是其對(duì)角線。下列說(shuō)法正確的是是其對(duì)角線。下列說(shuō)法正確的是()答案答案ad1.效果分解法效果分解法力分解的兩種常用方法力分解的兩種常用方法2.正交分

12、解法正交分解法(1)定義：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。定義：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法。(2)建立坐標(biāo)軸的原則：一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，在靜力學(xué)中，以少分解建立坐標(biāo)軸的原則：一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，在靜力學(xué)中，以少分解力和容易分解力為原則力和容易分解力為原則(即使盡可能多的力在坐標(biāo)軸上即使盡可能多的力在坐標(biāo)軸上)；在動(dòng)力學(xué)中，以加速度；在動(dòng)力學(xué)中，以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系。方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系。(3)方法：物體受到多個(gè)力方法：物體受到多個(gè)力f1、f2、f3、作用，求合力作用，求合力f時(shí)，可把各力沿相互垂時(shí)，可把各力

13、沿相互垂直的直的x軸、軸、y軸分解。軸分解?！纠纠?】 (2019江蘇卷，江蘇卷，2)如圖如圖8所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球所示，一只氣球在風(fēng)中處于靜止?fàn)顟B(tài)，風(fēng)對(duì)氣球的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為的作用力水平向右。細(xì)繩與豎直方向的夾角為，繩的拉力為，繩的拉力為t，則風(fēng)對(duì)氣球作，則風(fēng)對(duì)氣球作用力的大小為用力的大小為()解析解析對(duì)氣球，受力分析如圖所示，將繩的拉力對(duì)氣球，受力分析如圖所示，將繩的拉力t分解，在水平方向：風(fēng)對(duì)氣球的分解，在水平方向：風(fēng)對(duì)氣球的作用力大小作用力大小ftsin ，選項(xiàng)，選項(xiàng)c正確。正確。答案答案c1.(效果分解效果分解)(多選多選)下圖中按力的作

14、用效果分解合理的是下圖中按力的作用效果分解合理的是()解析解析對(duì)對(duì)b項(xiàng)圖，物體的重力按效果分解成垂直斜面的力與垂直擋板的力，如圖甲項(xiàng)圖，物體的重力按效果分解成垂直斜面的力與垂直擋板的力，如圖甲所示，故所示，故b錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；甲乙甲乙對(duì)對(duì)c項(xiàng)圖，按照力的作用效果，拉力分解成如圖乙所示，故項(xiàng)圖，按照力的作用效果，拉力分解成如圖乙所示，故c錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；a、d圖中力的圖中力的分解是合理的。分解是合理的。答案答案ad2.(正交分解正交分解)(多選多選)如圖如圖9所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m的木塊在推力的木塊在推力f作用下，在水平地面上做作用下，在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)。已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為勻速運(yùn)動(dòng)。

15、已知木塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為，重力加速度為g，那么木塊受到，那么木塊受到的滑動(dòng)摩擦力大小為的滑動(dòng)摩擦力大小為()圖圖9a.mg b.(mgfsin )c.(mgfsin ) d.fcos 解析解析木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到四個(gè)力的作用：重力木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受到四個(gè)力的作用：重力mg、推力、推力f、支持力、支持力fn、滑動(dòng)摩、滑動(dòng)摩擦力擦力f。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，將。建立如圖所示的直角坐標(biāo)系，將f進(jìn)行正交分解進(jìn)行正交分解(這樣建立坐標(biāo)系只需分解這樣建立坐標(biāo)系只需分解f)，由于木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可得，由于木塊做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件可得ffcos ，fnmgfsin

16、，又又ffn，解得，解得f(mgfsin )，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)b、d正確。正確。答案答案bd【例【例3】 (2019遼寧葫蘆島模擬遼寧葫蘆島模擬)如圖如圖10所示，細(xì)繩一端固定在所示，細(xì)繩一端固定在a點(diǎn)，另一端跨過(guò)與點(diǎn)，另一端跨過(guò)與a等高的光滑定滑輪等高的光滑定滑輪b后懸掛一個(gè)砂桶后懸掛一個(gè)砂桶q(含砂子含砂子)?，F(xiàn)有另一個(gè)砂桶。現(xiàn)有另一個(gè)砂桶p(含砂子含砂子)通過(guò)通過(guò)光滑掛鉤掛在光滑掛鉤掛在a、b之間的細(xì)繩上，穩(wěn)定后掛鉤下降至之間的細(xì)繩上，穩(wěn)定后掛鉤下降至c點(diǎn)，點(diǎn)，acb120，下，下列說(shuō)法正確的是列說(shuō)法正確的是()圖圖10a.若只增加若只增加q桶中的砂子，再次平衡后桶中的砂子，再次平衡后p桶

17、位置不變桶位置不變b.若只增加若只增加p桶中的砂子，再次平衡后桶中的砂子，再次平衡后p桶位置不變桶位置不變c.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次平衡后若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次平衡后p桶位置不變桶位置不變d.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次平衡后若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，再次平衡后q桶位置上升桶位置上升答案答案c【拓展提升】【拓展提升】 (多選多選) 【例【例3】中，將砂桶中，將砂桶p連接的光滑掛鉤改為質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，連接的光滑掛鉤改為質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩，細(xì)繩系在細(xì)繩系在c點(diǎn)，如圖點(diǎn)，如圖11所示，在兩砂桶中裝上一定質(zhì)量的砂子，砂桶所示，在兩砂桶中裝上一定質(zhì)量的砂子，砂桶(含砂子含砂

18、子)p、q的總質(zhì)量分別為的總質(zhì)量分別為m1、m2，系統(tǒng)平衡時(shí)，系統(tǒng)平衡時(shí)，acb90、cab60，忽略滑，忽略滑輪的大小以及摩擦。則下列說(shuō)法正確的是輪的大小以及摩擦。則下列說(shuō)法正確的是()圖圖11a.m1m211b.m1m221c.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，c點(diǎn)的位置上升點(diǎn)的位置上升d.若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，若在兩桶內(nèi)增加相同質(zhì)量的砂子，c點(diǎn)的位置保持不變點(diǎn)的位置保持不變答案答案bc【例【例4】 (2019天津卷，天津卷，2)2018年年10月月23日，港珠澳跨海大橋正式通車(chē)。為保持以日，港珠澳跨海大橋正式通車(chē)。為保持以往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索

19、往船行習(xí)慣，在航道處建造了單面索(所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi)所有鋼索均處在同一豎直面內(nèi))斜拉橋，其斜拉橋，其索塔與鋼索如圖索塔與鋼索如圖12所示。下列說(shuō)法正確的是所示。下列說(shuō)法正確的是()圖圖12力的合成與分解在實(shí)際生活中的應(yīng)用力的合成與分解在實(shí)際生活中的應(yīng)用a.增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力增加鋼索的數(shù)量可減小索塔受到的向下的壓力b.為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度為了減小鋼索承受的拉力，可以適當(dāng)降低索塔的高度c.索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱(chēng)且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下索塔兩側(cè)鋼索對(duì)稱(chēng)且拉力大小相同時(shí)，鋼索對(duì)索塔的合力豎直向下d.為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱(chēng)分布為了使索塔受到鋼索的合力豎直向下，索塔兩側(cè)的鋼索必須對(duì)稱(chēng)分布解析解析索塔對(duì)鋼索和橋體豎直向上的作用力跟鋼索和橋體整體的重力平衡。增加索塔對(duì)鋼索和橋體豎直向上的作用力跟鋼索和橋體整體的重力平衡。增加鋼索數(shù)量，其整體重力變大，故索塔受到的壓力變大，鋼索數(shù)量，其整體重力變大，故索塔受到的壓力變大，a錯(cuò)誤；若索塔高度降低，錯(cuò)誤；若索塔高度降低，則鋼索與豎直方向夾角則鋼索與豎直方向夾角將變大，由將變大，由ftcos g可知，鋼索拉力可知，鋼索拉力ft將變大，將變大，b錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；兩側(cè)拉力對(duì)稱(chēng)，合力一定在夾角平分線上，即豎直向下，兩側(cè)拉力對(duì)稱(chēng)，合力一定在夾角平分線