力的合成與分解典型例題

1、力的合成與分解典型例題 學(xué)思源魏老師編輯例1兩個共點力的合力與分力的關(guān)系是 A合力大小一定等于兩個分力大小之和B合力大小一定大于兩個分力大小之和C合力大小一定小于兩個分力大小之和D合力大小一定大于一個分力的大小，小于另一個分力的大小E合力大小可能比兩個分力的大小都大，可能都小，也可能比一個分力大，比另一個分力小分析因為兩個共點力合力的大小范圍是所以情況B不可能，情況A、C、D不一定答E例2大小為4N、7N和9N的三個共點力，它們的最大合力是多大？最小合力是多大？誤解當(dāng)三個力同方向時，合力最大，此時，F(xiàn)合=20N。當(dāng)4N、7N的兩個力同向且與9N的力方向相反時，合力最小，此時F合=2N。正確解答

2、當(dāng)三個力同方向時，合力最大，合力最大值為F=F1+F2+F3=20N。由于這三個力中任意兩個力的合力的最小值都小于第三個力，所以這三個力的合力的最小值為零。錯因分析與解題指導(dǎo)誤解在求三個共點力最小合力時，由于思維定勢的負(fù)作用，仍和求最大合力一樣，把三個力限定在一直線上考慮，從而導(dǎo)致錯誤。共點的兩個力（F1，F(xiàn)2）的合力的取值范圍是F1-F2F合F1+F2。若第三個共點力的大小在這一范圍內(nèi)，那么這三個力的合力可以為零。必須指出，矢量的正負(fù)號是用來表示矢量的方向的，比較兩個矢量的大小應(yīng)比較這兩個矢量的絕對值，而不應(yīng)比較這兩個力的代數(shù)值。例3在同一平面上的三個共點力，它們之間的夾角都是120

3、6;，大小分別為20N、30N、40N，求這三個力的合力分析求兩個以上共點力的合力，可依次應(yīng)用平行四邊形法則為此可先求出F1、F2的合力F，再求F與F3的合力（圖1）由于需計算F與F2的夾角，顯得較繁瑣比較方便的方法可以先分解、后合成把F2分成20N+10N兩個力，F(xiàn)3分成20N+20N兩個力因為同一平面內(nèi)互成120°角的等大小的三個共點力的合力等于零，于是原題就簡化為沿F2方向一個10N的力（F2）、沿F3方向一個20N的力（F3）的合力（圖2） 解由以上先分解、后合成的方法得合力說明根據(jù)同樣道理，也可把原來三個力看成（30N10N）、30N、（30N+10N），于是原題就轉(zhuǎn)化為一

4、個沿F1反向10N的力與一個沿F3方向10N的力的合力例4在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上（圖1）如果鋼絲繩與地面的夾角A=B=60°，每條鋼絲繩的拉力都是300N，求兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力分析由圖可知，兩根鋼絲繩的拉力F1、F2之間成60°角，可根據(jù)平行四邊形法則用作圖法和計算法分別求出電線桿受到的合力解（1）作圖法：自O(shè)點引兩根有向線段OA和OB，相互間夾角為60°，設(shè)每單位長為100N，則OA和OB的長度都是3個單位長度作出平行四邊形OACB，其對角線OC就代表兩個拉力F1、F2的合力F量得OC長為5.2個單位長度，所以合力F=5.2×

5、;100N=520N用量角器量得AOC=BOC=30°，所以合力方向豎直向下（圖2）（2）計算法：先畫出力的平行四邊形（圖3），由于OA=OB，得到的是一個菱形。連AB，兩對角線互相垂直平分因為在力的平行四邊形中，各線段按照同一比例表示力的大小，所以合力說明在計算法中，作出的平行四邊形雖然是示意圖，但有關(guān)力的方向及大小也應(yīng)與已知情況相對應(yīng)，這樣可有助于求解由于各線段按同一比例反映力的大小，因此畫出的平行四邊形的大?。ㄈ鐖D4中OACB和OACB）并不影響計算結(jié)果例5兩個共點力F1和F2的大小不變，它們的合力F跟F1、F2兩力之間的夾角的關(guān)系如圖1所示，則合力F大小的變化范圍是多少？分析

6、由于圖中顯示合力F與兩分力F1、F2之間夾角的圖像對=呈對稱關(guān)系，因此只需根據(jù)其中一支圖線列式討論解由圖線中左半支可知：=時，F(xiàn)1-F2=1， （1）聯(lián)立兩式得F1=4N，F(xiàn)2=3N根據(jù)合力大小的變化范圍F1-F2FF1+F2，得合力變化范圍為17N說明為了加深對圖1的認(rèn)識，可設(shè)想固定F1，使F2繞作用點O轉(zhuǎn)動（圖2）可以看到，它們的合力必以=為軸呈對稱關(guān)系例6在一塊長木板上放一鐵塊，當(dāng)把長木板從水平位置繞一端緩緩抬起時（見圖），鐵塊所受的摩擦力 A隨傾角的增大而減小B在開始滑動前，隨角的增大而增大，滑動后，隨角的增大而減小C在開始滑動前，隨角的增大而減小，滑動后，隨角的增大而增大D在開始滑動

7、前保持不變，滑動后，隨角的增大而減小分析鐵塊開始滑動前，木板對鐵塊的摩擦力是靜摩擦力，它的大小等于引起滑動趨勢的外力，即重力沿板面向下的分力，其值為f靜=Gsin它隨的增大而增大鐵塊滑動后，木板對鐵塊的摩擦力是滑動摩擦力由于鐵塊與木板之間的正壓力N=Gcos，所以f滑=N=Gcos它隨著的增大而減小答B(yǎng)例7在圖中燈重G=20N，AO與天花板間夾角=30°，試求AO、BO兩繩受到的拉力？分析把CO繩中的拉力F=G=20N沿AO、BO兩方向分解，作出力的平行四邊形解根據(jù)力的平行四邊形定則（圖示），由幾何關(guān)系得例8在圖中小球重G=100N，細(xì)繩與墻面間夾角=30°，求小球?qū)?xì)繩的

8、拉力和對墻面的壓力分別等于多少？分析把小球重力沿細(xì)繩方向和垂直墻面方向分解，作出力的平行四邊形。解根據(jù)力的平行四邊形定則（見圖），由幾何關(guān)系得所以小球?qū)?xì)繩的拉力F和對墻壁的壓力N分別為：F=G1=115.3N，N=G2=57.7N說明由例1與例2可知，力分解問題的關(guān)鍵是根據(jù)作用效果，畫出力的平行四邊形，接著就轉(zhuǎn)化為一個根據(jù)已知邊角關(guān)系求解的幾何問題因此其解題基本思路可表示為：例9繩子AB能承受的最大拉力為100N，用它懸掛一個重50N的物體現(xiàn)在其中點O施加一水平力F緩慢向右拉動（如圖1所示），當(dāng)繩子斷裂時AO段與豎直方向間夾角多大？此時水平力F的大小為多少？分析用水平力緩緩移動O點時，下半段

9、繩子可以認(rèn)為始終呈豎直狀態(tài)，OB繩中的彈力T2恒等于物重上半段繩子AO傾斜后，由畫出的力平行四邊形（圖2）知，AO繩中彈力T1的大小應(yīng)等于F與T2的合力R，其最大值為100N解設(shè)AO繩中彈力T1=Tm=100N時，AO繩與豎直方向間夾角為由畫出的力平行四邊形知：=60°此時的水平力大小為：F=Rsin=Tmsin=100sin60°N=86.6N說明由于上半段繩子AO中的彈力僅跟它對豎直方向間的夾角和懸掛物重G有關(guān)，跟AO段（或BO段）繩長無關(guān)，因此，當(dāng)施力點在中點上方或下方時，并不會影響使繩子斷裂時對豎直方向的夾角，相應(yīng)的水平拉力F的大小也不變例10兩個大人與一個小孩沿河岸拉一條船前進(jìn)，兩個大人的拉力分別為F1=400N，F(xiàn)2=320N，它們的方向如圖1所示要使船在河流中平行河岸行駛，求小孩對船施加的最小力的大小和方向分析為了使船沿河中央航線行駛，必須使兩個大人和一個小孩對船的三個拉力的合力沿河中央方向解方法（1）：設(shè)兩個大人對船拉力的合力F跟F1的夾角因此合力F與河流中央方向OE間的夾角為：=90°-30°-21°要求合力F沿OE線且F3最小，F(xiàn)3必須垂直O(jiān)E，其大小為：F3=Fsin512sin21°N186N方法（2）：為了使船沿中央航線行駛，必須使得船在垂直于中央航線方向上的合力