【3年高考2年模擬】(新課標(biāo))2016版高考物理大一輪復(fù)習(xí)第二章第2講力的合成與分解課件

1、一、力的合成一、力的合成1.合力與分力(1)定義:如果一個力的作用效果跟幾個力共同作用的效果相同,這一個力知識梳理知識梳理就叫做那幾個力的合力,那幾個力就叫這個力的分力。(2)邏輯關(guān)系:合力和分力是一種等效替代關(guān)系。2.共點力:作用在物體的同一點,或作用線的延長線交于一點的力。3.力的合成:求幾個力的合力的過程。4.力的運算法則(1)平行四邊形定則:求兩個互成角度的共點力的合力,可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。(2)三角形定則:把兩個矢量首尾順次相接,從而求出合矢量的方法(如圖)。注意 (1)合力不一定大于分力。(2)合力與它的分力是力

2、的效果上的一種等效替代關(guān)系。二、力的分解二、力的分解1.概念:求一個力的分力的過程。2.遵循的原則:平行四邊形定則或三角形定則。3.分解的方法(1)按力產(chǎn)生的作用效果進行分解。(2)正交分解。1.手握輕桿,桿的另一端安裝有一個小滑輪C,支持著懸掛重物的繩子,如圖所示,現(xiàn)保持滑輪C的位置不變,使桿向下轉(zhuǎn)動一個角度,則桿對滑輪C的作用力將()A.變大B.不變C.變小D.無法確定答案B桿對滑輪C的作用力大小等于兩段繩的合力,由于兩段繩的合力不變,故桿對滑輪C的作用力不變。2.如圖所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別為mA、mB,且mAmB,整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),滑輪的質(zhì)量和一切摩擦均不計,如果繩一端由Q點緩

3、慢地向左移到P點,整個系統(tǒng)重新平衡后,物體A的高度和兩滑輪間繩與水平方向的夾角的變化情況是()A.物體A的高度升高,角變大B.物體A的高度降低,角變小C.物體A的高度升高,角不變D.物體A的高度不變,角變小答案C最終平衡時,繩的拉力F大小仍為mAg,由二力平衡可得2Fsin=mBg,故角不變,但因懸點由Q到P,左側(cè)部分繩子變長,故A應(yīng)升高,所以C正確。3.(多選)在研究共點力合成實驗中,得到如圖所示的合力與兩分力夾角的關(guān)系曲線,關(guān)于合力F的范圍及兩個分力的大小,下列說法正確的是()A.2NF14NB.2NF10NC.兩分力大小分別為2N、8ND.兩分力大小分別為6N、8N答案AD由圖象得=時,

4、兩分力F1、F2垂直,合力為10N,即+=(10N)2。=時,兩分力方向相反,即兩分力相減,|F1-F2|=2N,聯(lián)立解得F1=8N,F2=6N或F1=6N,F2=8N,合力的范圍|F1-F2|FF1+F2,即2NF14N,1221F22F故A、D對,B、C錯。4.如圖所示,在豎直平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系中,一個質(zhì)量為m的物體在拉力F的作用下,從坐標(biāo)原點O由靜止沿直線ON斜向下運動,直線ON與y軸負(fù)方向成角,則物體所受拉力F的最小值為()A.mgtanB.mgsinC.mg/sinD.mgcos答案B物體受重力和拉力F作用沿ON方向運動,即合力方向沿ON方向,據(jù)力的合成法則作圖如圖所示。由圖可知當(dāng)F

5、垂直于ON時有最小值,即F=mgsin,故B正確。對應(yīng)學(xué)生用書起始頁碼22頁重難一力的合成問題重難一力的合成問題重難突破重難突破1.幾種特殊情況的共點力的合成類型作圖合力的計算互相垂直F=,tan=兩力等大,夾角為F=2F1cos,F與F1的夾角為兩力等大且夾角為120F=F12212FF12FF222.合力大小的確定合力可能大于每一個分力,也可能小于每一個分力,還可能大于一個分力而小于另一個分力。(1)兩個共點力的合力范圍:|F1-F2|F合F1+F2,即兩個力的大小不變時,其合力隨夾角的增大而減小。當(dāng)兩力反向時,合力最小,為|F1-F2|;當(dāng)兩力同向時,合力最大,為F1+F2。(2)三個共

6、面共點力的合力范圍:三個力共線且同向時,其合力最大,為F1+F2+F3。以這三個力的大小為邊,如果能組成封閉的三角形,則其合力最小為零,若不能組成封閉的三角形,則合力最小值的大小等于最大的一個力減去另外兩個力的和。典例典例1電梯修理員或牽引專家常常需要監(jiān)測金屬繩中的張力,但不能到繩的自由端去直接測量。某公司制造出一種能測量繩中張力的儀器,工作原理如圖所示,將相距為L的兩根固定支柱A、B(圖中小圓圈表示支柱的橫截面)垂直于金屬繩水平放置,在A、B的中點用一可動支柱C向上推動金屬繩,使繩在垂直于A、B的方向豎直向上發(fā)生一個偏移量d(dL),這時儀器測得金屬繩對支柱C豎直向下的作用力為F。(1)試用

7、L、d、F表示這時金屬繩中的張力FT;(2)如果偏移量d=10mm,作用力F=400N,L=250mm,計算金屬繩中張力的大小。FT1=FT2=FT由力的合成有:F=2FTsin根據(jù)幾何關(guān)系有sin=聯(lián)立上述二式解得FT=因dL,故FT=。(2)將d=10mm,F=400N,L=250mm代入FT=解得FT=2.5103N,即金屬繩中的張力為2.5103N。答案(1)(2)2.5103N224dLd 2Fd224Ld 4FLd4FLd4FLd解析(1)設(shè)C點受兩邊金屬繩的張力為FT1和FT2,與的夾角為,如圖所示。依對稱性有:BCBC1-1如圖甲為我國著名運動員張娟娟的射箭場景。已知弓的頂部跨

8、度為l,弦均勻且彈性良好,其自由長度為l。發(fā)射時弦和箭可等效為圖乙的情景,假設(shè)弓的跨度保持不變,即箭在弦的正中間,弦夾在類似動滑輪的附加裝置上,將箭發(fā)射出去。已知弦的勁度系數(shù)為k,發(fā)射箭時弦的最大長度為2l(彈性限度內(nèi)),則箭被發(fā)射瞬間所受的最大彈力為(設(shè)弦的彈力滿足胡克定律)()A.klB.klC.klD.2kl323解析弓發(fā)射箭的瞬間,受力如圖。設(shè)放箭處弦的彈力分別為F1、F2,合力為F,則F1=F2=k(2l-l)=kl,F=2F1cos,由幾何關(guān)系得cos=,所以,箭被發(fā)射瞬間的最大彈力F=kl,C項正確。323答案C1.效果分解法常見的按力產(chǎn)生的效果進行分解的情形重難二力的分解方法重

9、難二力的分解方法重力分解為使物體沿斜面向下的分力F1=mgsin和使物體壓緊斜面的分力F2=mgcos重力分解為使球壓緊擋板的分力F1=mgtan和使球壓緊斜面的分力F2=重力分解為使球壓緊豎直墻壁的分力F1=mgtan和使球拉緊懸線的分力F2=mgcosmgcos重力分解為使球拉緊AO線的分力F2和使球拉緊BO線的分力F1,大小F1=F2=mg2sin2.正交分解法(1)將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法,正交分解法是高考的熱點。(2)分解原則:以少分解力和容易分解力為原則。(3)方法:物體受到多個力F1、F2、F3作用,求合力F時,可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。x軸上的合力F

10、x=Fx1+Fx2+Fx3+y軸上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+合力大小:F=合力方向:與x軸夾角為,則tan=。22xyFFyxFF(3)方法:物體受到多個力F1、F2、F3作用,求合力F時,可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解。x軸上的合力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+y軸上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+合力大小:F=合力方向:與x軸夾角為,則tan=。典例2如圖所示,A、B兩物體疊放在水平地面上,已知A、B的質(zhì)量分別為mA=10kg,mB=20kg,A、B之間,B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為=0.5。一輕22xyFFyxFF繩一端系住物體A,另一端系于墻上,繩與豎直方向的夾角為3

11、7,今欲用外力將物體B勻速向右拉出,求所加水平力F的大小,并畫出A、B的受力分析圖。(取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8)典例典例2如圖所示,A、B兩物體疊放在水平地面上,已知A、B的質(zhì)量分別為mA=10kg,mB=20kg,A、B之間,B與地面之間的動摩擦因數(shù)均為=0.5。一輕對A應(yīng)用平衡條件FTsin37=Ff1=FN1FTcos37+FN1=mAg聯(lián)立兩式可得:解析A、B的受力分析圖分別如圖甲、乙所示。FN1=60NFf1=FN1=30N對B用平衡條件F=Ff1+Ff2Ff2=(FN1+mBg)又FN1=FN1,Ff1=Ff1解得F=160N。答案160N受力分析

12、圖見解析343Am g 2-1如圖所示,兩根相距為L的豎直固定桿上各套有質(zhì)量為m的小球,小球可以在桿上無摩擦地自由滑動,兩小球用長為2L的輕繩相連,今在輕繩中點施加一個豎直向上的拉力F,恰能使兩小球沿豎直桿向上勻速運動。則每個小球所受的拉力大小為(重力加速度為g)()A.mg/2B.mgC.F/3D.F3答案C解析根據(jù)題意可知,對結(jié)點進行受力分析如圖,根據(jù)平衡條件及幾何關(guān)系可得,F=F,F=2Fcos30,解得小球所受拉力F=,C正確。33F 實際問題模型化后的合成與分解實際問題模型化后的合成與分解把力按實際效果分解的一般思路:思想方法思想方法典例典例某壓榨機的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,其中B為固定

13、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,圖中a=0.5m,b=0.05m,則物體D所受壓力的大小與力F的比值為()A.4B.5C.10D.1解析按力F的作用效果沿AC、AB桿方向分解為圖甲所示的F1、F2,則F1=F2=,由幾何知識得tan=10,再按F1的作用效果將F1沿水平向左和豎直向下分解為圖乙所示的F3、F4,則F4=F1sin,聯(lián)立得F4=5F,即物體D所受壓力大小與力F的比值為5,B對。2cosFab答案B解析按力F的作用效果沿AC、AB桿方向分解為圖甲所示的F1、F2,則F1=F2=,由幾何知識得tan=10,再按F1的作用效果將F1沿水平向左和豎直向下分解為圖乙所示的F3、F4,則F4=F1sin,聯(lián)立得F4=5F,即物體D所受壓力大小與力F的比值為5,B對。2cosFa