高三一輪人教物理必修力的合成與分解共點力的平衡PPT課件

1、 一、力的合成 1合力與分力：如果幾個力共同作用產(chǎn)生的 與某一個力單獨作用時的 相同，則這一個力為那幾個力的，那幾個力為這一個力的 2共點力：幾個力都作用在物體的，或者它們的 相交于一點，這幾個力叫做共點力 3力的合成：求幾個力的 的過程叫做力的合成效果效果合力分力同一點作用線合力第1頁/共62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 (2)三角形定則：把兩個矢量的從而求出合矢量的方法(如圖甲、乙所示)共點力平行四邊形大小和方向首尾連接起來第2頁/共62頁 二、力的分解 1概念： 求一個力的的過程，力

2、的分解與力的合成互為 2遵從原則：定則 3矢量運算法則：平行四邊形定則和三角形定則 合力和分力具有“等效性”和“替代性”分力逆運算平行四邊形第3頁/共62頁 三、受力分析 1定義：把指定物體(或研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都分析出來，并畫出物體 的示意圖的過程 2受力分析的一般順序 先分析 (重力、電場力、磁場力)，再分析 (彈力、摩擦力)，最后分析其他力受力場力接觸力第4頁/共62頁 四、共點力作用下物體的平衡 1平衡態(tài) (1)靜止：物體的都等于零的狀態(tài) (2)勻速直線運動：物體的 不為零，其 為零的狀態(tài) 2平衡條件 (1)物體所受合外力為零，即F合0. (2)若采用正交分解法

3、，平衡條件表達式為Fx0，F(xiàn)y0.一、合力范圍的確定速度和加速度速度加速度第5頁/共62頁第6頁/共62頁 1兩個共點力的合成 |F1F2|F合F1F2 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|F1F2|，當兩力同向時，合力最大，為F1F2. 2三個共點力的合成 (1)三個力共線且同向時，其合力最大，為F1F2F3. (2)任取兩個力，求出其合力的范圍，如果第三個力在這個范圍之內(nèi)，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(nèi)，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7頁/共62頁 (1)合力不一定大于分力； (2)合力與它的分力

4、是力的效果上的一種等效替代關系，而不是力的本質(zhì)上的替代第8頁/共62頁第9頁/共62頁第10頁/共62頁 二、共點力作用下物體的平衡條件的推論 1若處于平衡狀態(tài)的物體僅受兩個力作用，則這兩個力一定大小相等、方向相反、作用在同一條直線上，即二力平衡 2若處于平衡狀態(tài)的物體受三個力作用，則這三個力中的任意兩個力的合力一定與第三個力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上 3當物體受到三個力作用而達到平衡時，這三個力必在同一平面內(nèi)，且三個力的作用線或作用線的延長線必相交于一點 4當物體受到幾個力達到平衡時，順次平移這些力的作用線，使其首尾相接，則必構(gòu)成一個封閉的多邊形 第11頁/共62頁 1.關于兩個

5、大小不變的共點力與其合力的關系，下列說法正確的是 () A合力大小隨兩力夾角增大而增大 B合力的大小一定大于分力中最大者 C兩個分力夾角小于180時，合力大小隨夾角減小而增大 D合力的大小不能小于分力中最小者 解析：合力可以大于任何一個分力，也可以小于任何一個分力，兩分力之間的夾角越大，合力越小，夾角越小，則合力越大 答案：C第12頁/共62頁 2(2011黃石模擬)如下圖所示，重力為G的物體靜止在傾角為的斜面上，將重力G分解為垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2，那么() AF1就是物體對斜面的壓力 B物體對斜面的壓力方向與F1方向相同，大小為Gcos CF2就是物體受到的靜摩擦力 D

6、物體受到重力、斜面對物體的支持力、靜摩擦力、F1和F2共五個力的作用 答案：B第13頁/共62頁 3(2011新泰模擬)如下圖所示，F(xiàn)1、F2、F3恰好構(gòu)成封閉的直角三角形，這三個力的合力最大的是() 解析：由矢量合成法則可知A圖的合力為2F3，B圖的合力為0，C圖的合力為2F2，D圖的合力為2F3，因F2為直角三角形的斜邊，故這三個力的合力最大的為C圖 答案：C第14頁/共62頁 4如右圖所示，一質(zhì)量m0.20 kg的物體，在F1、F2兩水平力作用下靜止在粗糙的水平面上物體與水平面間的最大靜摩擦力為0.6 N若F1為0.6 N，則F2不可能是() A0.2 NB0.6 N C0.7 ND1.

7、3 N 解析：最大靜摩擦力為0.6 N，F(xiàn)10.6 N，則物體在三個力作用下處于平衡狀態(tài)，F(xiàn)2的范圍應該為靜摩擦力和F1的合力范圍，故0F2G；若夾角小于120，則FAFBG；若夾角等于120，則FAFBG，故選項A、D錯夾角為180時，F(xiàn)A與FB才能成為一對平衡力，但這一情況不可能實現(xiàn)，故C項錯 答案：B第17頁/共62頁第18頁/共62頁答案：A 第19頁/共62頁第20頁/共62頁第21頁/共62頁 解析：解法一正交分解法 將O點受到的三個力沿水平和豎直兩個方向進行分解，如圖甲所示，分別在這兩個方向上列出平衡方程得： FAsin FBcos mg FAcos FBsin 由式解得FAmg

8、sin ， FBmgcos .第22頁/共62頁 解法二相似三角形法或平行四邊形法 O點受力平衡，故可將O點受到的三個力進行平移組成封閉的三角形，又由于拉力FA和FB互相垂直，所以得到的是一個直角三角形，如圖乙所示，解此三角形得 FAmgsin ，F(xiàn)Bmgcos .第23頁/共62頁 解法三按力的實際作用效果進行分解 結(jié)點O受到的繩OC的拉力FC等于重物所受重力mg，拉力FC的作用效果是拉緊了繩AO和BO，故可將拉力FC沿繩AO和BO所在直線進行分解，兩分力分別等于拉力FA和FB，由力的圖示(圖丙)解得FAmgsin ，F(xiàn)Bmgcos . 答案：AC第24頁/共62頁 (1)把力按實際效果分解

9、的一般思路 (2)選用哪一種方法進行力的分解要視情況而定，一般來說，當物體受到三個或三個以下的力時，常利用三角形法或按實際效果進行分解，若這三個力中，有兩個力互相垂直，可選用正交分解法當物體受到三個以上的力時，常用正交分解法第25頁/共62頁 11：假期里，一位同學在廚房里協(xié)助媽媽做菜，對菜刀發(fā)生了興趣他發(fā)現(xiàn)菜刀的刀刃前部和后部的厚薄不一樣，刀刃前部的頂角小，后部的頂角大(如圖所示)，他先后做出過幾個猜想，其中合理的是()第26頁/共62頁 A刀刃前部和后部厚薄不勻，僅是為了打造方便，外形美觀，跟使用功能無關 B在刀背上加上同樣的壓力時，分開其他物體的力跟刀刃厚薄無關 C在刀背上加上同樣的壓力

10、時，頂角越大，分開其他物體的力越大 D在刀背上加上同樣的壓力時，頂角越小，分開其他物體的力越大 答案：D第27頁/共62頁(2011湖南十二校聯(lián)考)用一輕繩將小球P系于光滑墻壁上的O點，在墻壁和球P之間夾有一矩形物Q，如圖所示，P、Q均處于靜止狀態(tài)，則下列相關說法正確的是() AQ物體受3個力 BP物體受3個力 C若繩子變短，Q受到的靜摩擦力將增大 D若繩子變長，繩子的拉力將變小第28頁/共62頁 解析：墻壁光滑，Q處于靜止狀態(tài)，則P、Q間必有摩擦力，Q應受4個力作用，P受4個力作用，故A、B錯 對P由平衡條件：FTsin FN1 FTcos mPgFf 對Q由平衡條件：FfmQg 故Ff不變

11、，C錯 當繩子變長時減小，故FT減小，D對 答案：D第29頁/共62頁 (1)研究對象的選取方法：整體法和隔離法 (2)受力分析的步驟 確定研究對象 研究對象可以是單個物體，可以是整體，也可以是質(zhì)點，還可以是連接點 按“重力彈力摩擦力其他場力”的順序分析物體受力情況(對不能確定的力可用假設法等) 進行必要的檢驗 檢驗依據(jù)：物體受力情況和物體運動情況必須相一致第30頁/共62頁 21：(2010安徽理綜)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計空氣阻力則木板P的受力個數(shù)為() A3B4 C5 D

12、6第31頁/共62頁 解析：選P為研究對象，對木板P進行受力分析如圖所示木板P受重力、斜面的支持力、滑塊Q的彈力、彈簧的彈力和與斜面間的摩擦力5個力的作用故選C. 答案：C第32頁/共62頁(15分)如下圖所示，質(zhì)量為M的直角三棱柱A放在水平地面上，三棱柱的斜面是光滑的，且斜面傾角為.質(zhì)量為m的光滑球放在三棱柱和光滑豎直墻壁之間，A和B都處于靜止狀態(tài)，求地面對三棱柱的支持力和摩擦力各為多少？第33頁/共62頁 【規(guī)范解答】解：選取A和B整體為研究對象，它受到重力(Mm)g，地面支持力FN，墻壁的彈力F和地面的摩擦力Ff的作用如圖所示，處于平衡狀態(tài)根據(jù)平衡條件有： FN(Mm)g0(2分) FF

13、f(2分) 可得FN(Mm)g(1分) 再以B為研究對象，它受到重力mg、三棱柱對它的支持力FAB、墻壁對它的彈力F的作用如圖所示，處于平衡狀態(tài)， 根據(jù)平衡條件有：第34頁/共62頁 豎直方向上：FABcos mg(3分) 水平方向上：FABsin F(3分) 解得Fmgtan ，(2分) 所以FfFmgtan .(2分)第35頁/共62頁 共點力作用下物體平衡的一般解題思路第36頁/共62頁 解析：物體受力情況如圖所示，由物體的平衡條件可得FNsin mg，F(xiàn)Ncos F，聯(lián)立解得FNmg/sin ，F(xiàn)mg/tan ，故只有A正確 答案：A第37頁/共62頁 “動態(tài)平衡”是指平衡問題中的一部

14、分力是變力，是動態(tài)力，力的大小和方向均要發(fā)生變化，所以叫動態(tài)平衡，這是力平衡問題中的一類難題解決這類問題的一般思路是：把“動”化為“靜”，“靜”中求“動”第38頁/共62頁(2011屆高三河南豫南九校第一次聯(lián)考)如右圖所示，不計重力的輕桿OP能以O點為圓心在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，P端用輕繩PB掛一重物，而另一根輕繩通過滑輪系住P端在力F的作用下，當桿OP和豎直方向的夾角(0)緩慢增大時，力F的大小應() A恒定不變 B逐漸增大 C逐漸減小 D先增大后減小 【思路點撥】(1)注意研究對象的選?。?2)注意力的三角形與題目涉及的幾何三角形相似關系的應用第39頁/共62頁答案：B 第40頁/共62頁

15、動態(tài)平衡問題是學習中的難點，所以需要認真分析、及時總結(jié)具體說，分析此類問題大致有以下三個途徑： 途徑一：三角形法則 當物體受三力作用而處于平衡狀態(tài)時，其合力為零，三個力的矢量依次首尾相連，構(gòu)成閉合三角形，當物體所受三個力中兩個發(fā)生變化而又要維持平衡關系時，這個閉合三角形仍然存在，只不過形狀發(fā)生改變而已，比較前后這些不同形狀的矢量三角形，各力的大小及變化就一目了然了 三角形法則適用于物體所受的三個力中，有一個力為恒力(通常為重力，也可以是其他力)，另一個力的大小變化，第三個力則大小、方向均發(fā)生變化的問題，對變化過程進行定性分析”第41頁/共62頁 途徑二：解析法 物體處于動態(tài)平衡狀態(tài)時，對研究對

16、象的任一狀態(tài)進行受力分析，根據(jù)具體情況引入?yún)⒘浚⑵胶夥匠?，求出因變參量與自變參量的一般函數(shù)關系，然后根據(jù)自變量的變化確定因變量的變化 途徑三：相似三角形法 對受三力作用而平衡的物體，先正確分析物體的受力，畫出受力分析圖，再尋找與力的三角形相似的幾何三角形，利用相似三角形的性質(zhì)，建立比例關系，把力的大小變化問題轉(zhuǎn)化為幾何三角形邊長的大小變化問題進行討論第42頁/共62頁 41：如右圖所示，輕桿的一端固定一光滑球體，桿的另一端O為自由轉(zhuǎn)動軸，而球又擱置在光滑斜面上若桿與墻面的夾角為，斜面傾角為，開始時輕桿與豎直方向的夾角.且90，則為使斜面能在光滑水平面上向右做勻速直線運動，在球體離開斜面之前

17、，作用于斜面上的水平外力F的大小及輕桿受力FT和地面對斜面的支持力FN的大小變化情況是() AF逐漸增大，F(xiàn)T逐漸減小，F(xiàn)N逐漸減小 BF逐漸減小，F(xiàn)T逐漸減小，F(xiàn)N逐漸增大 CF逐漸增大，F(xiàn)T先減小后增大，F(xiàn)N逐漸增大 DF逐漸減小，F(xiàn)T先減小后增大，F(xiàn)N逐漸減小第43頁/共62頁 解析：利用矢量三角形法對球體進行分析如圖甲所示，可知FT是先減小后增大，根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)T先減小后增大斜面對球的支持力FN逐漸增大對斜面受力分析如圖乙所示，可知FFNsin ；因為FNFN(作用力反作用力)，F(xiàn)N逐漸增大，所以FN逐漸增大，F(xiàn)逐漸增大，水平面對斜面的支持力FNGFNcos ，故FN逐漸增大 答

18、案：C第44頁/共62頁第45頁/共62頁 解析：共點的兩個力合成，同向時最大為F1F2，反向時最小為F1F2. 答案：C第46頁/共62頁 2青年戰(zhàn)士武文斌獲得2008感動中國年度人物獎，因為過度勞累他把年青的生命獻給了抗震救災第一線如右圖所示為武文斌正背老人在洪水中緩慢前行，關于老人受武文斌作用力的方向分析正確的是 () A斜向后上方，與背垂直 B斜向前上方，與背平行 C豎直向上 D水平向前 答案：C第47頁/共62頁 3如右圖所示，某同學斜垮書包，書包質(zhì)量為4 kg，書包帶與水平方向夾角為53，則書包帶對人肩膀的作用力大小約是(不計書包與人身體間的摩擦，sin 530.8，cos 530

19、.6)() A50 N B40 N C32 N D30 N 解析：某同學斜挎書包，書包受到重力mg、書包帶的拉力F1和人對書包水平向左的力F2三個力的作用根據(jù)平衡條件可知，書包帶的拉力F1mg/sin 5350 N；即書包帶對人肩膀的作用力大小約是50 N，選項A正確 答案：A第48頁/共62頁 4如右圖所示，物體B靠在豎直墻面上，在豎直輕彈簧的作用下，A、B保持靜止，則物體A、B受力的個數(shù)分別為() A3,3 B4,3 C4,4 D4,5 解析：本題考查用整體法、隔離法分析物體受力情況首先對A、B利用整體法分析受力，可知墻面對B無彈力；以A為研究對象，它受四個力作用，重力豎直向下、彈簧的彈力

20、豎直向上、B對A的壓力垂直斜面斜向下，B對A沿斜面向下的摩擦力；以B為研究對象，它受三個力作用，本身受到的重力、A對B的支持力和A對B沿斜面向上的摩擦力，B正確 答案：B第49頁/共62頁答案：D 第50頁/共62頁第51頁/共62頁答案：AD 第52頁/共62頁 4一題多變形同義不同 一題多變，這是拓寬思路的先導，也是引水入田的渠道使設問逐漸加深，引導思想逐漸深化，可使理解更加深刻通過一題多變，培養(yǎng)學生的變化思維，這種變換思想，請同學們深入體會，并把這種思維方式運用到自己的學習和訓練當中第53頁/共62頁如圖所示，不可伸長、長度為L的輕質(zhì)細線一端固定在豎直墻上的O點，另一端A通過一個輕質(zhì)動滑

21、輪沿水平面從P點向Q點緩慢移動一段距離，動滑輪下吊一重物，不計一切摩擦， 則細線上張力的變化情況為() A變大 B變小 C不變 D無法確定 【思路點撥】本題已知細線的A端從P點向Q點緩慢移動，判斷細線上張力的變化引出對動滑輪進行受力分析進而抓住細線長度不變、應用數(shù)學知識確定細線與豎直方向夾角的變化再根據(jù)動滑輪受力畫出矢量三角形列方程求解第54頁/共62頁 解析：設細線A端到豎直墻的距離為d.對小滑輪由水平方向受力平衡可知：兩邊細線與豎直方向夾角相等，設為，如右圖所示，應用三角函數(shù)關系和幾何知識可知L1sin L2sin d，即可知sin d/L，因為L不變，A從P點向Q點緩慢移動而使得d減小，故sin 、減?。挥旨毦€上張力大小相等，設為F，由動滑輪豎直方向受力平衡有2Fcos G(G為重物的重力)，因sin 減小， 則c