力的合成和分解解題技巧

1、力的合成和分解解題技巧知識清單:1.力的合成(1)力的合成的本質(zhì)就在于保證作用效果相同的前提下,用一個力的作用代替幾個力的作用,這個力就是那幾個力的“等效力(合力).力的平行四邊形定那么是運用“等效觀點,通過實驗總結(jié)出來的共點力的合成法那么,(2)平行四邊形定那么可簡化成三角形定那么. 如果n個力首尾相接組成一個封閉多邊形, 那么這n個力的合力為零.(3)共點的兩個力合力的大小范圍是它給出了尋求這種“等效代換所遵循的規(guī)律.由三角形定那么還可以得到一個有用的推論：|Fi-F2| <F 合WFi+ F2(4)共點的三個力合力的最大值為三個力的大小之和,最小值可能為零.2 .力的分解(1)力的

2、分解遵循平行四邊形法那么,力的分解相當于對角線求鄰邊.(2)兩個力的合力惟一確定,一個力的兩個分力在無附加條件時,從理論上講可分解 為無數(shù)組分力,但在具體問題中,應(yīng)根據(jù)力實際產(chǎn)生的效果來分解.(3)幾種有條件的力的分解兩個分力的方向,求兩個分力的大小時,有唯一解.一個分力的大小和方向,求另一個分力的大小和方向時,有唯一解.兩個分力的大小,求兩個分力的方向時,其分解不惟一.一個分力的大小和另一個分力的方向,求這個分力的方向和另一個分力的大小 時,其分解方法可能惟一,也可能不惟一.(4)用力的矢量三角形定那么分析力最小值的規(guī)律：當合力F的大小、方向及一個分力 Fi的方向時,另一個分力F2取最小值的

3、條件 是兩分力垂直.如圖所不,F2的最小值為：F2min = F sin OC當合力F的方向及一個分力 Fi的大小、方向時,另一個分力F2取最小值的條件是：所求分力F2與合力F垂直,如下圖,F2的最小值為：F2min = FlSin 0C當合力F的大小及一個分力 Fl的大小時,另一個分力F2取最小值的條件是： 已 知大小的分力Fl與合力F同方向,F2的最小值為I F-F1 |(5)正交分解法：把一個力分解成兩個互相垂直的分力,這種分解方法稱為正交分解法.用正交分解法求合力的步驟：首先建立平面直角坐標系,并確定正方向把各個力向x軸、y軸上投影,但應(yīng)注意的是：與確定的正方向相同的力為正,與確 定的

4、正方向相反的為負,這樣,就用正、負號表示了被正交分解的力的分力的方向求在x軸上的各分力的代數(shù)和 Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù)和 Fy合求合力的大小F ;(Fx合)2 (Fy合)2 Fy合 合力的萬向：tana = (a為合力F與x軸的夾角)Fx合3 .物體的平衡(1)平衡狀態(tài)：靜止：物體的速度和加速度都等于零.勻速運動：物體的加速度為零,速度不為零且保持不變.(2)共點力作用下物體的平衡條件：合外力為零即F合=0.(3)平衡條件的推論：當物體平衡時,其中某個力必定與余下的其它的力的合力等值 反向.二.解題方法：1、共點力的合成同一直線上的兩個力的合成方向相同的兩個力的合成Fl 4F 合=F1

5、+F_2F2方向與互(或七)相同方向相反的兩個力的合成F FlF 合=F2-_FiF 方向與巳相同同一直線上的多個力的合成通過規(guī)正方向的方法. 與正方向同向的力取正值, 與正方向相反的力取負值,然后將所有分力求和,結(jié)果為正表示合力與正方向相同,結(jié)果為負表示合力方向與正方向相反.互成角度的兩個力的合成尸二二/遵循平行四邊形 定那么:以兩個分力為鄰邊的平行四邊形所夾對角二.線表示這兩個分力的合力.F2當兩個分力F1、F2互相垂直時,合力的大小 %F1F2兩個大小一定的共點力,當它們方向相同時,合力最大,合力的最大值等于兩分力之和； 當它們的方向相反時,它們的合力最小,合力的最小值等于兩分之差的絕對

6、值.即Fi F2 F合 |Fi F2多個共點力的合成依次合成：F1和F2合成為F12,再用F12與F3合成為F123,再用F123與F4合成,兩兩合成：F1和F2合成為F12, F3和F4合成為F34,再用 F12和F34合成為 F1234,將所有分力依次首尾相連,那么由第一個分力的箭尾指向最后一個分力箭頭的有向線段就是 所有分力的合力.同一平面內(nèi)互成120°角的共點力的合成同一平面內(nèi)互成120°角的二個大小相等的共點力的合力的大小等于分力的大小,合力的方向沿兩分夾角的角平分線2、有條件地分解一個力：合力和兩個分力的方向,求兩個分力的大小時,有唯一解.合力和一個分力的大小、

7、方向,求另一個分力的大小和方向時,有唯一解.合力和兩個分力的大小,求兩個分力的方向時,其分解不惟一.3、用力的矢量三角形定那么分析力最小值的規(guī)律：當合力F的大小、方向及一個分力 F1的方向時,另一個分力F2取最小值的條件是兩分力垂直.如下圖,F2的最小值為：F2min=F sin a當合力F的方向及一個分力 F1的大小、方向時,另一個分力F2取最小值的條件是:所求分力F2與合力F垂直,如下圖,F2的最小值為：F2min=F1sin aFl產(chǎn)當合力 F的大小及一個分力 F1的大小時,另一個分力 F2取最小值的條件是： 大小的分力F1與合力F同方向,F2的最小值為| F-F1 |有兩種可能性.合力

8、、一個分力的大小和另一個分力的方向,求這個分力的方向和另一個分力的大小時,其分解方法可能惟一,也可能不惟一.Fia FF2 * .有四種可能性.4、用正交分解法求合力的步驟：首先建立平面直角坐標系,并確定正方向把不在坐標軸上的各個力向 x軸、y軸上投影,但應(yīng)注意的是: 與確定的正方向相同的力為正,與確定的正方向相反的為負,這樣, 就用正、負號表示了被正交分解的力的分力的方向求在x軸上的各分力的代數(shù)和 Fx合和在y軸上的各分力的代數(shù) 和Fy合求合力的大小F JFx合2Fy八2Fy八合力的方向：tan a = a為合力F與x軸的夾角Fx合5、受力分析的根本方法：1、明確研究對象：在進行受力分析時,

9、研究對象可以是某一個物體,也可以是保持相對靜止的假設(shè)干個物體整體.在解決比擬復(fù)雜的問題時,靈活的選取研究對象可以使問題簡潔地得到解決.研究對象確定以后,只分析研究對象以外的物體施于研究對象的力即研究對象所受的外力,而不分析研究對象施于外界的力.2、隔離研究對象,按順序找力.把研究對象從實際情景中別離出來,按先力,再重力,再彈力,然后摩擦力只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力,最后其它力的順序逐一分析研究對象所受的力,并畫出各力的示意圖.3、只畫性質(zhì)力,不畫效果力畫受力圖時,只按力的性質(zhì)分類畫力,不能按作用效果畫力,否那么將重復(fù)出現(xiàn).受力分析的幾點注意牢記力不能脫離物體而存在,每一個力都有一個

10、明確的施力者,如指不出施力者,意味著這個力不存在.區(qū)分力的性質(zhì)和力的命名,通常受力分析是根據(jù)力的性質(zhì)確定研究對象所受到的力,不能根據(jù)力的性質(zhì)指出某個力后又從力的命名重復(fù)這個力結(jié)合物理規(guī)律的應(yīng)用.受力分析不能獨立地進行,在許多情況下要根據(jù)研究對象的運動狀 態(tài),結(jié)合相應(yīng)的物理規(guī)律,才能作出最后的判斷.例1.用輕繩AC與BC吊起一重物,繩與豎直方向夾角分別為30°和60.,如下圖.AC繩所能承受的最大拉力為150N, BC繩所能承受的最大拉力為 100N,求能吊起的物體最大重力是多少解析：對C點受力分析如圖：可知 Ta：Tb：G= J3 ：1 ： 2設(shè)AC到達最大拉力那么此時Tb =Ta-

11、3Ta= 150N ,50.3N86.6N 100N.AC繩子先斷,那么此時:173.2ZT說明：此題主要考查力的平衡知識,利用力的合成法即三角形法解決.例2.如下圖,輕繩AO、BO結(jié)于O點,系住一個質(zhì)量為 m的物體,AO與豎直方向成 “角,BO與豎直方向成3角,開始時a+ 3 V 90°.現(xiàn)保持O點位置不變,緩慢地移 動B端使繩BO與豎直方向的夾角3逐漸增大, 直到BO成水平方向,試討論這一過程中繩 AO及BO上的拉力大小各如何變化 用解析法和作圖法兩種方法求解O解析：以O(shè)點為研究對象,O點受三個力：Ti、T2和mg,如以下圖所示,由于緩慢移動, 可認為每一瞬間都是平衡狀態(tài).1解析

12、法x 方向：T2sin 3 Tisin a = 0, (1)y 方向：Ticos a + T2cos3 mg=0.(2) 由式(1)得sinsinT2(3)式3代入式2,有mg 0,化簡得sin cos .T2 T2 cossinmgsin /八T2= 4sin 討論：由于a角不變,從式4看出：當a +90°時,隨3的增大,那么 T2變小;當 + 3= 90°時,丁2到達最小值 mgsin a ;當a +90°時,隨3的增大,T2變大.式4代入式3,化簡得sin mgsinTi =sin sin 由于a不變,當3增大時,2作圖法mg sinsin cos cos

13、sinTi 一直在增大.mgosin ctg cos由平行四邊形法那么推廣到三角形法那么,由于O點始終處于平衡狀態(tài),Ti、T2、mg三個力必構(gòu)成封閉三角形,如圖a所示,即Ti、T2的合力必與重力的方向相反,大小相等.由圖b看出,mg大小、方向不變；Ti的方向不變；T2的方向和大小都改變.開始 時,a + 3 < 90.,逐漸增大3角,T2逐漸減小,當T2垂直于Ti時,即a + 3 V90°時,T2最小為mgsin a ;然后隨著3的增大,T2也隨之增大,但 Ti 一直在增大.說明：力的平衡動態(tài)問題一般有兩種解法,利用平衡方程解出力的計算公式或作圖研究,但需要指出的是作圖法一般僅

14、限于三力平衡的問題.例3.光滑半球面上的小球可是為質(zhì)點被一通過定滑輪的力F由底端緩慢拉到頂端的過程中如下圖,試分析繩的拉力 F及半球面對小球的支持力Fn的變化情況.解析：如下圖,作出小球的受力示意圖,注意彈力Fn總與球面垂直,從圖中可得到相似三角形.設(shè)球面半徑為R,定滑輪到球面的距離為 h,繩長為L,據(jù)三角形相似得：F mgFnmgL h R M h R由上兩式得：繩中張力：F mgh R R小球的支持力：,_A-ha又由于拉動過程中,h不變,R不變,L變小,所以F變小,Fn不變.說明：如果在對力利用平行四邊形定那么或三角形法那么運算的過程中,力三角形與幾何三角形相似,那么可根據(jù)相似三角形對應(yīng)

15、邊成比例等性質(zhì)求解.例4.如下圖,一個半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O點為其球心,碗的內(nèi)外表及碗口是光滑的.一根細線跨在碗口上,線的兩端分別系有質(zhì)量為mi和m2的小球,當它們處于平移狀態(tài)時,質(zhì)量為 m1的小球與O點的連線與水平線的夾角為a =60°.兩小球的質(zhì)量比m2為miB B球的質(zhì)量 (2)墻所受A球的壓力解析：對A受力分析如圖,由平衡得T-mAg- Fsin30° = 0 Fcos30° - N = 0 B.3解析：對m2而言T m2g,3m2g mg2T - cos30m2mi,選A說明：注意研究對象的選取,利用 力平衡得到mi重力與拉力的關(guān)系,繩拉m2

16、的平衡得到拉力與 m2重力的關(guān)系,利用 mi的三mi、m2的作用力相等時聯(lián)系點.例5.如下圖,A、B是系在絕緣細線兩端,帶有等量同種電荷的小球,其中mA0.1 kg,細線總長為20cm,現(xiàn)將絕緣細線通過 O點的光滑定滑輪,將兩球懸掛起來,兩球平衡時,OA的線長等于OB的線長,A球依靠在光滑絕緣豎直墻上, B球懸線OB偏離豎直方向60 ,求:B2Fsin30° = mBg由得mB 0.2 kgN 1.732N根據(jù)牛頓第三定律可知,墻受到A球的壓力為1.732N.說明：注意A、B兩的聯(lián)系點,繩的拉力大小相同,庫侖力大小相同,方向相反.四.達標測試1 .物體受到三個共點力的作用,以下分別是

17、這三個力的大小,不可能使該物體保持平衡狀態(tài)的是A. 3N , 4N, 6NB. 1N , 2N , 4NC. 2N , 4N , 6ND. 5N , 5N, 2N2 .如下圖,在傾角為“的斜面上,放一個質(zhì)量為m的小球,小球被豎直的木板擋住,不計摩擦,那么小球?qū)醢宓膲毫Υ笮∈莔gD. mgA. mg cos a B. mg tan aC. cos3 .上題中假設(shè)將木板AB繞下端點B點緩慢轉(zhuǎn)動至水平位置,木板對球的彈力將A.逐漸減小B.逐漸增大C.先增大,后減小D.先減小,后增大4 .如下圖,物體靜止于光滑水平面 M上,力F作用于物體.點,現(xiàn)要使物體沿著 OO 方向做勻加速運動F和OO都在M平面

18、內(nèi),那么必須同時再加一個力Fi,這個力的最小值為CTFA. F tan 0B. F cos 0C. Fsin 0D. sin5 .水平橫梁的一端 A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪Bo 一輕繩的一端 C固定于墻壁上,另一端跨過滑輪后懸掛一質(zhì)量m=10kg的重物,/ CBA=30° ,如下圖,那么滑輪受到繩子的作用力為g取10m/s2A. 50N B. 50 3 N C. 100N D. 100 .3N6、2005 東城二模如下圖,斜面體放在墻角附近,一個光滑的小球置于豎直墻和斜面之間,假設(shè)在小球上施加一個豎直向下的力F,小球處于靜止.如果稍增大豎直向下的力F,而小球和斜面體都保持靜止,

19、關(guān)于斜面體對水平地面的壓力和靜摩擦力的大小的以下說法：壓力隨力F增大而增大；壓力保持不變；靜摩擦力隨F增大而增大；靜摩擦力保持不變.其中正確的選項是：A,只有正確C,只有正確B.只有正確D.只有正確7.下面四個圖象依次分別表示A、B、C、D四個物體的加速度、速度、位移和滑動摩擦力隨時間變化的規(guī)律.其中可能處于受力平衡狀態(tài)的物體是8.如圖所不,質(zhì)量為 m、橫截面為直角三角形的物塊ABC , / ABC = a , AB邊靠在豎直墻面上,F是垂直于斜面BC的推力,現(xiàn)物塊靜止不動,那么摩擦力的大小為 .9 .如下圖, Ga=100N, A、B都處于靜止狀態(tài),假設(shè) A與桌面間的最大靜摩擦力為30N,在

20、保持系統(tǒng)平衡的情況下,B的最大質(zhì)量為 .10 .如圖,人重500N,站在重為300N的木板上,假設(shè)繩子和滑輪的質(zhì)量不計,摩擦不計, 整個系統(tǒng)勻速上升時,那么人對繩子的拉力為 N,人對木板的壓力為 No11 .如下圖,人重 300N,物體重200N,地面粗糙,無水平方向滑動,當人用 100N的 力向下拉繩子時,求人對地面的彈力和地面對物體的彈力五.綜合測試1 .兩個共點力的夾角.與其合力 F之間的關(guān)系如下圖,那么兩力的大小是A. 1N 和 4NB. 2N 和 3NC. 2.5N 和 2.5N D. 6N 和 1N2 .設(shè)有五個力同時作用在質(zhì)點P,它們的大小和方向相當于正六邊形的兩條邊和三條對角線

21、,如下圖.這五個力中的最小力的大小為F,那么這五個力的合力等于A. 3FB. 4FC. 5FD. 6F3 .如下圖,一個物體 A靜止于斜面上,現(xiàn)用一豎直向下的外力壓物體A,以下說法正確的是 A.物體A所受的摩擦力可能減小B.物體A對斜面的壓力可能保持不變C.不管F怎樣增大,物體 A總保持靜止D.當F增大到某一值時,物體可能沿斜面下滑4. 一物體m放在粗糙的斜面上保持靜止,先用水平力 但物體m仍保持靜止狀態(tài)的情況下,那么F推m,如圖,當F由零逐漸增加物體m所受的靜摩擦力逐漸減小到零物體m所受的合力逐漸增加A. B. C.物體m所受的彈力逐漸增加物體m所受的合力不變D.5 .如下圖,質(zhì)量為 M的木

22、楔ABC靜置于粗糙水平地面上.在木楔的斜面上,有一質(zhì)量為m的物塊沿斜面向上做勻減速運動,設(shè)在此過程中木楔沒有動,地面對木楔的摩擦力為零地面對木楔的靜摩擦力水平向左地面對木楔的靜摩擦力水平向右地面對木楔支持力大于M + m g那么以上判斷正確的選項是 A. B. C.力的大小和方向變化情況是地面對木楔的支持力等于M + m g地面對木楔的支持力小于 M + m gD.6 .水平橫梁一端 A插在墻壁內(nèi),另一端裝有一小滑輪 B.一輕繩的一端C固定于墻壁上, 另一端跨過滑輪后懸掛一重物,如下圖,假設(shè)將 C點緩慢向上移動,那么滑輪受到繩子作用A.作用力逐漸變大,方向緩慢沿順時針轉(zhuǎn)動B.作用力逐漸變小,方

23、向緩慢沿順時針轉(zhuǎn)動C.作用力逐漸變大,方向緩慢沿逆時針轉(zhuǎn)動D.作用力大小方向都不變7.如下圖,A、B是兩根豎直立在地上的木樁,輕繩系在兩木樁不等高的 P、Q兩點,C為光滑的質(zhì)量不計的滑輪,當Q點的位置變化時,輕繩的張力的大小變化情況是A. Q點上下移動時,張力不變C. Q點上下移動時,張力變小B. Q點上下移動時,張力變大D.條件缺乏,無法判斷8. 2005海淀二模如下圖,用絕緣細繩懸吊一質(zhì)量為 空間施加一勻強電場,使小球保持靜止時細線與豎直方向成 m、電荷量為q的小球,在 .角,那么電場強度的最小值為A.mg sinqB.mg cosqC.mg tanqD mg cot9.跳傘運發(fā)動和傘正勻

24、速下落,運發(fā)動體重Gi,傘的重量G2,降落傘為圓頂形.830.夾角,那么每根拉線上的拉根相同的拉線均勻分布于傘邊緣,每根拉線均與豎直方向成力為A.G1 D.410. 2005天津如下圖,外表粗糙的固定斜面頂端安有滑輪,兩物塊P、Q用輕繩連接并跨過滑輪不計滑輪的質(zhì)量和摩擦,P懸于空中,Q放在斜面上,均處于靜止狀態(tài).當用水平向左的恒力推 Q時,P、Q仍靜止不動,那么A. Q受到的摩擦力一定變小C.輕繩上拉力一定變小B. Q受到的摩擦力一定變大D.輕繩上拉力一定不變11( 2006 4國 (卷) 如圖位于水平桌面上的物塊 P,由跨過定滑輪的輕繩與物塊 q相連'從滑輪到p和到q的兩段繩都是水平

25、的.F拉p使它做勻速運動,那么 fq與p之間以及p與桌面之間的動摩擦因數(shù)都是四,兩物塊的質(zhì)量都是四,滑輪的質(zhì)量、滑輪軸上的摩擦都不計,假設(shè)用一水平向右的力的大小為12 . 一個質(zhì)量為 m,頂角為“的直角斜劈和一個質(zhì)量為M的木塊夾在兩豎直墻壁之間,不計一切摩擦,那么 M對地的壓力為 ,左面墻壁對 M的壓力為 .m13 .如下圖,斜面傾角為“,其上放一質(zhì)量為M的木板A, A上再放一質(zhì)量為 m的木塊B ,木塊B用平行于斜面的細繩系住后, 將細繩的另一端栓在固定桿 O上.M = 2m. 此情況下,A板恰好能勻速向下滑動,假設(shè)斜面與A以及A與B間的動摩擦因數(shù)相同,試求動摩擦因數(shù)的大小求學(xué)的三個條件是：患觀察、多吃苦、去叫兗加菲勞【達標測試答案】1. B提示：三力大小如符合三角形三邊的關(guān)系即可.2. B提示：利用三力平衡知識求解.3. D提示：力三角形圖解法.4. C提示：利用三角形求最小值.5. C提示：如圖受力分析,可知拉力T=G,根據(jù)平行四邊形法那么, 所以兩力的合力為100N.6. A提示：整體法求出支持力大小為 m M g F ,靜摩擦力大小為墻對小球的彈力大小,隔離小球求出彈力大小 mg Ftg .7. CD提示：平衡狀態(tài)加速度為零,滑動摩擦力可能與其它外力平衡.8. Fsin a+ mg提示：物體靜止不動,研究豎直方向受力：有重力,向上墻的靜摩擦力,F在豎直方向的分力Fsin勾