高考物理復(fù)習(xí)第二章相互作用第3講力的合成與分解資料市賽課公開(kāi)課一等獎(jiǎng)省名師獲獎(jiǎng)?wù)n件

物理課標(biāo)版第3講力合成與分解1/31考點(diǎn)一力合成

1.協(xié)力與分力(1)定義:假如一個(gè)力作用效果跟幾個(gè)力共同作用效果相同,這一個(gè)

力就叫做那幾個(gè)力協(xié)力,那幾個(gè)力就叫這個(gè)力分力。(2)邏輯關(guān)系:協(xié)力和分力是一個(gè)①等效替換

關(guān)系。2.共點(diǎn)力:作用在物體同一點(diǎn),或作用線延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)力。3.力合成:求幾個(gè)力②協(xié)力

過(guò)程。2/314.力運(yùn)算法則(1)平行四邊形定則:求兩個(gè)互成角度③共點(diǎn)力

協(xié)力,能夠用表

示這兩個(gè)力線段為鄰邊作④平行四邊形

,這兩個(gè)鄰邊之間對(duì)角

線就表示協(xié)力⑤大小

和⑥方向

。(2)三角形定則:把兩個(gè)矢量⑦首尾順次相接

,從而求出合矢量方

法(如圖)。

注意

(1)協(xié)力不一定大于分力。(2)協(xié)力與它分力是力效果上一個(gè)等效替換關(guān)系。3/31

(1)協(xié)力及其分力不能同時(shí)作用在物體上。

()(2)幾個(gè)力共同作用效果能夠用一個(gè)力來(lái)代替。

()(3)在進(jìn)行力合成與分解時(shí),可應(yīng)用平行四邊形定則或三角形定則。

()(4)兩個(gè)力協(xié)力一定比其任何一個(gè)分力大。

()答案(1)√(2)√(3)√(4)?

4/31類型作圖協(xié)力計(jì)算相互垂直

F=

,tanθ=

兩力等大,夾角為θ

F=2F1cos?,F與F1夾角為?兩力等大且?jiàn)A角為120°

F'=F11.幾個(gè)特殊情況共點(diǎn)力合成5/312.協(xié)力大小確實(shí)定協(xié)力可能大于每一個(gè)分力,也可能小于每一個(gè)分力,還可能大于一個(gè)分

力而小于另一個(gè)分力。(1)兩個(gè)共點(diǎn)力協(xié)力范圍:|F1-F2|≤F合≤F1+F2,即兩個(gè)力大小不變時(shí),

其協(xié)力隨夾角增大而減小。當(dāng)兩力反向時(shí),協(xié)力最小,為|F1-F2|;當(dāng)兩力

同向時(shí),協(xié)力最大,為F1+F2。(2)三個(gè)共面共點(diǎn)力協(xié)力范圍:①三個(gè)力共線且同向時(shí),其協(xié)力最大,為F1+F2+F3。②以這三個(gè)力大小為邊,假如能組成封閉三角形,則其協(xié)力最小為

零,若不能組成封閉三角形,則協(xié)力最小值大小等于最大一個(gè)力

減去另外兩個(gè)力和。6/31

1-1如圖所表示,一個(gè)“Y”形彈弓頂部跨度為L(zhǎng),兩根相同橡皮條自由

長(zhǎng)度均為L(zhǎng),在兩橡皮條末端用一塊軟羊皮(長(zhǎng)度不計(jì))做成裹片。若

橡皮條彈力與形變量關(guān)系滿足胡克定律,且勁度系數(shù)為k,發(fā)射彈丸

時(shí)每根橡皮條最大長(zhǎng)度為2L(彈性程度內(nèi)),則發(fā)射過(guò)程中裹片對(duì)彈丸

最大作用力為

()

A.kL

B.2kL

C.

kL

D.

kL7/31答案

D對(duì)裹片受力分析,由相同三角形可得:

=

得:F=

kL則裹片對(duì)彈丸最大作用力為F丸=F=

kL,故選項(xiàng)D正確。8/311-2

(湖南益陽(yáng)4月調(diào)研,15)如圖所表示,三根輕繩系于豎直桿上同

一點(diǎn)O,其中輕繩OA與OB等長(zhǎng)且?jiàn)A角為60°,豎直桿與平面AOB所成角

為30°。若輕繩OA、OB拉力均為20N,要使桿受到繩子作用力方

向豎直向下,則水平輕繩OC拉力大小為

()

A.10NB.20NC.20

ND.10

N9/31力F=FOAcos30°×2=20

N,F與豎直方向夾角為30°,所以F水平分量Fx=Fsin30°=10

N,要使桿受到繩子作用力方向豎直向下,則水平輕繩OC拉力應(yīng)該與F水平分量等值反向,所以輕繩OC拉力大

小FOC=Fx=10

N,故選D。

答案

D依據(jù)平行四邊形定則以及幾何知識(shí),可得輕繩OA與OB合10/31方法指導(dǎo)在空間上含有對(duì)稱性力合成問(wèn)題,要及時(shí)利用對(duì)稱性適看成輔

助線,構(gòu)建出與力三角形相同幾何三角形,然后經(jīng)過(guò)三角形相同進(jìn)行定量計(jì)算。11/31考點(diǎn)二力分解兩種慣用方法

力分解1.概念:求一個(gè)力①分力

過(guò)程。2.遵照標(biāo)準(zhǔn):平行四邊形定則或三角形定則。3.分解方法(1)按力產(chǎn)生②作用效果

進(jìn)行分解。(2)正交分解。

12/311.效果分解法按照力產(chǎn)生實(shí)際效果進(jìn)行分解常見(jiàn)情景

重力分解為使物體沿斜面向下分力F1=mgsinα和使物體壓緊斜面

分力F2=mgcosα

重力分解為使球壓緊擋板分力F1=mgtanα和使球壓緊斜面分力F

2=?

重力分解為使球壓緊豎直墻壁分力F1=mgtanα和使球拉緊懸線

分力F2=?

重力分解為使球拉緊AO線分力F2和使球拉緊BO線分力F1,大小F1

=F2=?

繩拉力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是拉伸AB,相當(dāng)于分力F1作用;二是壓縮

BC,相當(dāng)于分力F2作用,F1=mgtanα,F2=mg/cosα13/312.正交分解法(1)將已知力按相互垂直兩個(gè)方向進(jìn)行分解方法,正交分解法是高

考熱點(diǎn)。(2)分解標(biāo)準(zhǔn):以少分解力和輕易分解力為標(biāo)準(zhǔn)。

(3)方法:物體受到多個(gè)力F1、F2、F3…作用,求協(xié)力F時(shí),可把各力沿相互

垂直x軸、y軸分解。14/31x軸上協(xié)力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…y軸上協(xié)力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…協(xié)力大小:F=

協(xié)力方向:與x軸夾角為θ,則tanθ=

。15/31

2-1

(江西萍鄉(xiāng)二模,16)刀、斧、鑿等切削工具刃部叫做劈,如

圖是用斧頭劈木柴示意圖。劈縱截面是一個(gè)等腰三角形,使用劈

時(shí)候,垂直劈背加一個(gè)力F,這個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)作用效果,使劈兩個(gè)側(cè)面

推壓木柴,把木柴劈開(kāi)。設(shè)劈背寬度為d,劈側(cè)面長(zhǎng)為l,不計(jì)斧頭

本身重力,則劈側(cè)面推壓木柴力約為

()

A.

F

B.

F

C.

F

D.

16/31答案

B斧頭劈木柴時(shí),設(shè)兩側(cè)面推壓木柴力分別為F1、F2,且F1=F

2,利用幾何三角形與力三角形相同有

=

,得推壓木柴力F1=F2=

F,所以B正確,A、C、D錯(cuò)誤。

17/312-2已知兩個(gè)共點(diǎn)力協(xié)力為50N,分力F1方向與協(xié)力F方向成30

°角,分力F2大小為30N。則

()A.F1大小是唯一

B.F2方向是唯一C.F2有兩個(gè)可能方向

D.F2可取任意方向

18/31答案

C由F1、F2和F矢量三角形圖能夠看出:若F2=F20=25N,F1大小是唯一,F2方向是唯一。因F2=30N>F20=

25N,所以F1大小有兩個(gè),即F1'和F1″,F2方向有兩個(gè),即F2'方向和F

2″方向,故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確。19/312-3如圖所表示,A、B兩物體疊放在水平地面上,已知A、B質(zhì)量分別

為mA=10kg,mB=20kg,A、B之間,B與地面之間動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.

5。一輕繩一端系住物體A,另一端系于墻上,繩與豎直方向夾角為37

°,今欲用外力將物體B勻速向右拉出,求所加水平力F大小,并畫出A、

B受力分析圖。(取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

20/31解析

A、B受力分析圖分別如圖甲、乙所表示。

對(duì)A應(yīng)用平衡條件FTsin37°=Ff1=μFN1FTcos37°+FN1=mAg聯(lián)立兩式可得:FN1=

=60N答案160N受力分析圖看法析21/31Ff1=μFN1=30N對(duì)B應(yīng)用平衡條件F=Ff1'+Ff2Ff2=μFN2=μ(FN1'+mBg)又FN1'=FN1,Ff1'=Ff1解得F=160N。22/31條件分解示意圖解情況已知兩個(gè)分力方向

唯一解已知一個(gè)分力大小和方向

唯一解已知兩個(gè)分力大?、貴=F1+F2

唯一解②F>F1+F2

無(wú)解③F<F1+F2

兩解方法指導(dǎo)力分解可能性分析以下:23/31條件分解示意圖解情況已知一個(gè)分力(F2)大小和另一

個(gè)分力(F1)方向①F2<Fsinθ

無(wú)解②F2=Fsinθ

唯一解③Fsinθ<F2<F

兩解④F2≥F

唯一解24/31考點(diǎn)三力合成與分解應(yīng)用

對(duì)于力合成與分解實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題要注意協(xié)力與分力方向,根

據(jù)平行四邊形定則準(zhǔn)確畫出對(duì)應(yīng)力圖示,必要時(shí)可添加輔助線,然

后合理選取數(shù)學(xué)工具定量求解。

25/31(1)在實(shí)際問(wèn)題中進(jìn)行力分解時(shí),有實(shí)際意義分解方法是按力

實(shí)際效果進(jìn)行分解。(2)力正交分解法通常是物體在三個(gè)或三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下求合

力一個(gè)方法,分解目標(biāo)是更方便地求協(xié)力,將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。(3)應(yīng)用正交分解法解題,建立坐標(biāo)系時(shí)以少分解力和輕易分解力為原

則。

26/313-1某壓榨機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖如圖所表示,其中B為固定鉸鏈,若在A鉸鏈處

作用一垂直于壁力F,則因?yàn)榱作用,使滑塊C壓緊物體D,設(shè)C與D

光滑接觸,桿重力及滑塊C重力不計(jì),圖中a=0.5m,b=0.05m,則物體D所受壓力大小與力F比值為?()A.4B.5C.10D.127/31答案

B按力F作用效果沿AC、AB桿方向分解為圖甲所表示F1、

F2,則F1=F2=

,由幾何知識(shí)得tanθ=

=10,再按F1作用效果將F1沿水平向左和豎直向下分解為圖乙所表示F3、F4,則F4=F1sinθ,聯(lián)立得F4=

5F,即物體D所受壓力大小與力F比值為5,B對(duì)。

28/313-2電梯修理員或牽引教授經(jīng)常需要監(jiān)測(cè)金屬繩中張力,但不能到

繩自由端去直接測(cè)量。某企業(yè)制造出一個(gè)能測(cè)量繩中張力儀器,工

作原理如圖所表示,將相距為L(zhǎng)兩根固定支柱A、B(圖中小圓圈表示支

柱橫截面)垂直于金屬繩水平放置,在A、B中點(diǎn)用一可動(dòng)支柱C向

上推進(jìn)金屬繩,使繩在垂直于A、B方向豎直向上發(fā)生一個(gè)偏移量d(d

?L),這時(shí)儀器測(cè)得金屬繩對(duì)支柱C豎直向下作用力為F。(1)試用L、d、F表示這時(shí)金屬繩中張力FT;(2)假如偏移量d=10mm,作用力F=400N,L=250mm,計(jì)算金屬繩中張力

大小。29/31

答案(1)FT=

(2)2.5×103N解析(1)設(shè)支柱在C'點(diǎn)時(shí)受兩邊金