課時受力分析力的合成與分解PPT課件

1、二、力的合成1.合力與分力 (1)定義：當一個物體受到幾個力的共同作用時, 我們常?？梢郧蟪鲞@樣一個力，這個力產生的效 果跟原來幾個力的共同效果相同，這個力就叫做 那幾個力的 ，原來的幾個力叫做 . (2)邏輯關系：合力和分力是一種 關系.2.共點力：作用在物體的 ，或作用線的 交于一點的力.3.力的合成：求幾個力的 的過程.合力分力等效替代同一點延長線合力第1頁/共45頁4.力的運算法則： (1)平行四邊形定則：求兩個互成角度的 的合力，可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作 ，這兩個鄰邊之間的對角線就表示合 力的 和 . (2)三角形定則：把兩個矢量 從而求出 合矢量的方法（如圖1所示）.共點力

2、平行四邊形方向首尾相接大小圖1第2頁/共45頁名師點撥1.合力不一定大于分力.2.合力與它的分力是力的效果上的一種等效替代關系.三、力的分解1.概念：求一個力的 的過程.2.遵循原則： 定則或 定則.3.分解的方法： （1）按力產生的 進行分解. （2） 分解.分力平等四邊形三角形正交效果第3頁/共45頁熱點聚焦熱點一 受力分析常用的方法及步驟1.整體法與隔離法整體法整體法 隔離法隔離法概念概念 將加速度相同的幾個將加速度相同的幾個物體作為一個整體來物體作為一個整體來分析的方法分析的方法 將研究對象與周將研究對象與周圍物體分隔開分圍物體分隔開分析的方法析的方法 選用選用原則原則 研究系統(tǒng)外的物

3、體對研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度系統(tǒng)整體的加速度 研究系統(tǒng)內物體研究系統(tǒng)內物體之間的相互作用之間的相互作用力力注意注意問題問題 受力分析時不要再考受力分析時不要再考慮系統(tǒng)內物體間的相慮系統(tǒng)內物體間的相互作用力互作用力 一般隔離受力較一般隔離受力較少的物體少的物體 第4頁/共45頁2.假設法 在受力分析時，若不能確定某力是否存在，可 先對其作出存在或不存在的情況假設，然后再 就該力存在與否對物體運動狀態(tài)影響的不同來 判斷該力是否存在. 特別提示 整體法、隔離法在受力分析時要靈活選用： (1)當所涉及的物理問題是整體與外界作用時， 應用整體分析法，可使問題

4、簡單明了，而不必 考慮內力的作用. (2)當涉及的物理問題是物體間的作用時，要應 用隔離分析法，這時系統(tǒng)中物體間相互作用的 內力就會變?yōu)楦鱾€獨立物體的外力. 第5頁/共45頁3.受力分析的步驟第6頁/共45頁特別提示1.受力分析時，有些力的大小和方向不能準確確定下來，必須根據物體受到的能夠確定的幾個力的情況和物體的運動狀態(tài)判斷出未確定的力的情況，要確保受力分析時不漏力、不添力、不錯力.2.對于分析出的物體受到的每一個力都應找出其施力物體，不能無中生有，例如，物體做離心運動時，有可能會錯把“離心力”當作物體受的力.3.合力和分力不能重復考慮，“性質力”與“效果力”不能重復考慮.第7頁/共45頁熱

5、點二 共點力合成的方法及合力范圍的確定1.共點力合成的常用方法 (1)作圖法 從力的作用點沿兩個分力的作用方向按同一標 度作出兩個分力F1、F2，以這兩個力為鄰邊作一 個平行四邊形，這兩個力所夾對角線表示這兩個 力的合力.通?？煞謩e用刻度尺和量角器直接量出 合力的大小和方向.第8頁/共45頁(2)解析法根據力的平行四邊形定則作出力的合成的圖示，如圖2所示.圖2.cos2212221FFFFF它與F2的夾角為.以下是合力計算的幾種特殊情況：.cossintan121FFF第9頁/共45頁相互垂直的兩個力的合成，如圖3所示.由幾何知識可知合力大小為 方向,2221FFF.tan12FF圖4圖5圖3

6、第10頁/共45頁夾角為的大小相同的兩個力的合成，如圖4所示.由幾何知識，作出的平行四邊形為菱形，其對角線相互垂直且平分，則合力大小 方向與F1夾角為夾角為120的兩等大的力的合成，如圖5所示.由幾何知識得出對角線將畫出的平行四邊形分為兩個等邊三角形，故合力的大小與分力相等.,2cos21FF .2第11頁/共45頁2.合力范圍的確定 (1)兩個共點力的合成 F1-F2F合F1+F2 即兩個力大小不變時,其合力隨夾角的增大而減 小,當兩力反向時,合力最小,為F1-F2,當兩 力同向時,合力最大,為F1+F2. (2)三個共點力的合成 三個力共線且同向時,其合力最大,為F1+F2+F3. 任取兩

7、個力,求出其合力的范圍,如果第三個力 在這個范圍之內,則三個力的合力的最小值為零, 如果第三個力不在這個范圍內,則合力的最小值 為最大的一個力減去另外兩個較小的力的和的絕 對值.第12頁/共45頁特別提示1.合成力時,要注意正確理解合力與分力的關系.(1)效果關系:合力的作用效果與各分力共同的作用效果相同,它們具有等效替代性.(2)大小關系:合力與分力誰大要視情況而定,不能形成合力總大于分力的定勢思維.2.三個共點力合成時,其合力的最小值不一定等于兩個較小力的和減去第三個較大的力.第13頁/共45頁熱點三 力的分解的兩種方法1.按力的效果分解 (1)根據力的實際作用效果確定兩個實際分力的 方向

8、; (2)再根據兩個實際分力方向畫出平行四邊形; (3)最后由平行四邊形知識求出兩分力的大小. 如圖6所示,物體的重力G按產生的效果分解為兩 個分力,F1使物體下滑,F2使物體壓向斜面.圖6第14頁/共45頁2.正交分解法 (1)定義:把一個力分解為相互垂直的分力的方法. (2)優(yōu)點:把物體所受的不同方向的各個力都分解 到相互垂直的兩個方向上去,然后再求每個方向上 的分力的代數和,這樣就把復雜的矢量運算轉化成 了簡單的代數運算,最后再求兩個互成90角的力 的合力就簡便多了. (3)運用正交分解法解題的步驟 正確選擇直角坐標系,通常選擇共點力的作用點 為坐標原點,直角坐標x、y的選擇可按下列原則

9、去 確定: (a)盡可能使更多的力落在坐標軸上.第15頁/共45頁(b)沿物體運動方向或加速度方向設置一個坐標軸.(c)若各種設置效果一樣,則沿水平方向、豎直方向設置兩坐標軸.正交分解各力,即分別將各力投影到坐標軸上,分別求x軸和y軸上各力投影的合力Fx和Fy,其中Fx=F1x+F2x+F3x+;Fy=F1y+F2y+F3y+求Fx與Fy的合力即為共點力的合力(如圖7所示)圖7第16頁/共45頁合力大小:合力的方向與x軸夾角:=arctan 特別提示1.使用正交分解法時,坐標軸的建立非常關鍵,一 般情況下,應使盡可能多的力“落”在坐標軸上 或關于坐標軸對稱.2.在實際問題中進行力的分解時，有實

10、際意義的 分解方法是按力的實際效果進行分解，其他的 分解方法都是為了解題方便而利用的. ,22yxFFF.xyFF第17頁/共45頁題型探究題型1 物體的受力分析 如圖8所示，物體A靠在豎直墻面上， 在力F作用下，A、B保持靜止.物體B的受 力個數為（ ） A.2 B.3 C.4 D.5 求解此題應把握以下三點： (1)整體法分析A不受墻壁彈力. (2)隔離A分析A的受力. (3)隔離B分析B的受力. 圖8思路點撥第18頁/共45頁解析 以A為研究對象,受力情況如圖甲所示,此時,墻對物體A沒有支持力（此結論也可利用整體法得出）再以B為研究對象，結合牛頓第三定律，其受力情況如圖乙所示，即要保持物

11、體B平衡，B應受到重力、壓力、摩擦力、力F四個力的作用.答案 C第19頁/共45頁方法提煉受力分析的基本思路第20頁/共45頁變式練習1 如圖9所示，物體A靠在傾斜的墻面上，在與墻面和B垂直的力F作用下,A、B保持靜止,試分析A、B兩物體受力的個數.解析 先取B為研究對象,把A看作墻的一部分,受力如下圖所示.圖9第21頁/共45頁若只受GB和F,B物體不能靜止,因此A對B有沿接觸面向上的靜摩擦力Ff1,受Ff1則一定有A對B的彈力FN,B受4個力作用.取AB整體為研究對象,同理可得墻對A有沿墻面向上的靜摩擦力Ff2和墻的彈力FNA;由牛頓第三定律知A還受B的斜向下的靜摩擦力Ff1和垂直接觸面向

12、上的彈力FN,還有自身的重力GA,共5個力.答案 A受5個力,B受4個力第22頁/共45頁題型2 按力的作用效果分解 如圖10所示，=30,裝置的重力和摩擦 力均不計，若用F=100 N的水平推力使滑塊B保 持靜止，則工件上受到的向上的彈力多大？ 圖10第23頁/共45頁思路點撥 根據力的實際效果分解力的思維路線：解析 對B受力分析如圖甲得：F2sin =F 對裝置上部分受力分析如圖乙，其中FN為工件對裝置的壓力.得：FN=F2cos 第24頁/共45頁又F2與F2為作用力與反作用力，故F2=F2可得：由牛頓第三定律得：工件受到的向上的彈力為100 N.答案方法提煉按力的作用效果分解力時，關鍵

13、是弄清力的作用效果，從而確定兩個分力的方向，再根據平行四邊形定則作出力的分解圖，然后由數學知識求出分力.N31003NFF3N3100第25頁/共45頁變式練習2 如圖11所示為一曲柄壓榨機的示意圖，其中O為固定鉸鏈，桿OA與AB等長.在壓榨機鉸鏈A處作用的水平力為F，OB是鉛垂線.如果桿和活塞的重力忽略不計，在已知角的情況下，求活塞作用在作物體M上的壓力. 圖11第26頁/共45頁解析 力F分解為沿桿OA、AB的力FOA、FAB，如圖所示，則 力FAB分解為水平和豎直兩個方向的分力，則所求即豎直分力答案,sin2FFAB.cos2cosFFFABycos2F第27頁/共45頁題型3 力的合成

14、法在平衡問題中的應用 如圖12所示是骨折病人的 牽引裝置示意圖,繩的一端固定, 繞過定滑輪和動滑輪后掛著一個 重物,與動滑輪相連的帆布帶拉著 病人的腳,整個裝置在同一豎直平面內.為了使腳 所受的拉力增大,可采取的方法是 ( ) A.只增加繩的長度 B.只增加重物的質量 C.只將病人的腳向左移動 D.只將兩定滑輪的間距增大圖12第28頁/共45頁解析 取動滑輪為研究對象,受力分析如右圖所示,F1、F2為繩子的拉力,F為帆布帶的拉力.動滑輪靜止時,所受合外力為零,即F1與F2合力與F等大反向.只要F1、F2的合力增大,F就增大.當繩的長度增加時,繩的拉力及繩間的夾角不變,合力不變,A錯;當增加重物

15、質量時,繩拉力增大,夾角不變,合力增大,B對;病人的腳左移時,繩間的夾角減小,合力增大,C對;定滑輪間距增大時,夾角增大,合力減小,D錯.答案 BC第29頁/共45頁規(guī)律總結1.物體在三個共點力作用下平衡時,任意兩個力的合力與第三個力等大反向.2.當兩個力之間的夾角減小時,合力增大;夾角增大時,合力減小. 第30頁/共45頁變式練習3 如圖13所示, ACB是一光滑的、足夠長的、固定在豎直平面內的“”形框架,其中CA、CB邊與豎直方向的夾角均為.P、Q兩個輕質小環(huán)分別套在CA、CB上,兩根細繩的一端分別系在P、Q環(huán)上,另一端和一繩套系在一起,結點為O.將質量為m的鉤碼掛在繩套上,OP、OQ兩根

16、細繩拉直后的長度分別用l1、l2表示,受到的拉力分別用F1和F2表示,則 ( )A.若l1=l2,則兩繩受到的拉力F1=F2B.若l1=l2,則兩繩受到的拉力F1F2C.若l1l2,則兩繩受到的拉力F1l2,則兩繩受到的拉力F1=F2圖13第31頁/共45頁解析 當物體達到平衡狀態(tài)時,繩拉力的方向與框架垂直.受力分析如下圖所示,OP、OQ與豎直方向的夾角都為,因此不管兩繩長度如何,拉力都相等.答案 AD第32頁/共45頁素能提升1.兩傾斜的滑桿上分別套有A、B 兩個圓環(huán)，兩圓環(huán)上分別用細 線懸吊著一個物體，如圖14所示. 當它們都沿滑桿向下滑動時，A 的懸線與滑桿垂直，B的懸線豎直向下,則(

17、) A.A圓環(huán)與滑桿無摩擦力 B.B圓環(huán)與滑桿無摩擦力 C.A圓環(huán)做的是勻速運動 D.B圓環(huán)做的是勻速運動圖14第33頁/共45頁解析 由于A圓環(huán)與物體的連線與滑桿垂直，對物體研究，將物體的重力沿滑桿的方向和垂直于滑桿的方向分解，則沿滑桿向下的分力產生的加速度為gsin ,對整體研究，整體沿滑桿向下運動，整體要有沿滑桿向下的加速度必須是A圓環(huán)與滑桿的摩擦力為零，A正確；對B圓環(huán)連接的物體研究，由于連接圓環(huán)與物體的繩豎直向下，物體受到的合力如果不為零，合力必定沿豎直方向，合力在垂直于滑桿的方向上的分力必產生加速度，這與題意矛盾，物體在垂直于滑桿的方向上速度為零，因此物體受到的合力必為零，物體和圓

18、環(huán)一起做勻速運動.D正確.答案 AD第34頁/共45頁2.有兩個互成角度的共點力夾角為， 它們的合力F隨變化的關系如圖 15所示，那么這兩個力的大小分別 是（ ） A.1 N和6 N B.2 N和5 N C.3 N和4 N和3.5 N 解析 設兩分力分別為F1、F2，由圖知F1+F2= 7 N，|F1-F2|=1 N.解得F1=4 N，F2=3 N，故選 C.圖15C第35頁/共45頁3.如圖所示,F1、F2、F3恰好構成封閉的直角三角形(頂 角為直角).下列四個圖中,這三個力的合力最大的是 ( ) 解析 A選項中把F2平移到F1和F3的箭尾處,F2和F3 構成的平行四邊形的對角線正好和F1重

19、合,即合力的 大小為F1,方向與F1同向,則F1、F2、F3三個力的合 力為2F3；同樣的方法，B選項中把F3平移，可以求 得合力為零;C選項中把F3平移,可以求得合力為2F1; D選項中把F1平移,可以求得合力為2F2,又因為圖中 的線段的長短表示力的大小,所以位于斜邊上的F1 最大.C第36頁/共45頁4.一物體受到三個共面共點力F1、F2、F3的作用，三 力的矢量關系如圖16所示(小方格邊長相等),則下 列說法正確的是( ) A.三力的合力有最大值F1+F2+F3，方向不確定 B.三力的合力有惟一值3F3，方向與F3同向 C.三力的合力有惟一值2F3，方向與F3同向 D.由題給條件無法求

20、出合力大小圖16第37頁/共45頁解析 根據三力的圖示，知F1、F2在豎直方向分力的大小均為3個單位，方向相反，在水平方向的分力分別為6個單位和2個單位，方向與F3方向相同.根據用正交分解法求合力的思想知，3個力的合力為12個單位，與F3的方向相同，大小是F3的3倍，即F合=3F3.選項B正確.答案 B第38頁/共45頁5.如圖17所示,人由曲膝下蹲時,膝 關節(jié)彎曲的角度為,設此時大、 小腿部的肌群對膝關節(jié)的作用力 F的方向水平向后,且大腿骨、小 腿骨對膝關節(jié)的作用力大致相等, 那么腳掌所受地面豎直向上的彈力約為( ) A. B. C. D.圖172sin2F2cos2F2tan2F2cot2FD第39頁/共45頁6.在傾角為的斜面上,一條質量不計 的皮帶