高考物理一輪復(fù)習(xí)課件力的合成和分解

第三章相互作用——力第二課時(shí)力的合成和分解人教版(2019)必修第一冊(cè)目標(biāo)要求1.會(huì)應(yīng)用平行四邊形定則及三角形定則求合力。2.能利用效果分解法和正交分解法計(jì)算分力。3.知道“活結(jié)”與“死結(jié)”、“動(dòng)桿”與“定桿”的區(qū)別。認(rèn)識(shí)共點(diǎn)力

幾個(gè)力如果都作用在物體的同一點(diǎn)，或者它們的作用線交于一點(diǎn)，我們把這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力。一、合力和分力1.合力：假設(shè)一個(gè)力單獨(dú)作用的效果跟某幾個(gè)力共同作用的效果相同，這個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力。2.分力：假設(shè)幾個(gè)力共同作用的效果跟某個(gè)力單獨(dú)作用的效果相同，這幾個(gè)力就叫作那個(gè)力的分力。二、合力和分力的關(guān)系1.等效性：合力的作用效果與分力的共同作用效果相同，它們?cè)谛Ч峡梢韵嗷ヌ娲！暗刃娲?，分力和合力不是同時(shí)存在的。（合力并不存在）2.同體性：各個(gè)分力是作用在同一物體上的，分力與合力為同一物體，作用在不同物體上的力不能求合力。3.瞬時(shí)性：各個(gè)分力與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，某個(gè)分力變化了，合力也同時(shí)發(fā)生變化。三、力的合成和分解定義效果相同等效替換分力合力

力的合成力的分解1.力的合成：我們把求幾個(gè)力的合力的過(guò)程叫做力的合成。2.力的分解：我們把求一個(gè)力的分力的過(guò)程叫做力的分解。結(jié)果不唯一，一般根據(jù)力的作用效果或?qū)嶋H需要去分解力。四、力的合成法則1.兩個(gè)力同向合成：F1=4NF2=3N2.兩個(gè)力反向合成：F1=4NF2=3N同向做和，反向做差，若不共線，平四定則五、探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律1.實(shí)驗(yàn)器材及方案：

方木板一塊、白紙、彈簧測(cè)力計(jì)(兩只)、橡皮條、細(xì)繩套(兩個(gè))、三角板、刻度尺、圖釘(幾個(gè))、細(xì)芯鉛筆。探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)若用一個(gè)力F′或兩個(gè)力F1和F2共同作用都能把橡皮條沿某一方向拉伸至相同長(zhǎng)度，即力F′與F1、F2共同作用的效果相同，那么F′為F1、F2的合力。(2)用彈簧測(cè)力計(jì)分別測(cè)出F′和F1、F2的大小，并記下它們的方向，作出F′和F1、F2的圖示，以F1、F2的圖示為鄰邊作平行四邊形，其對(duì)角線即為用平行四邊形定則求得的F1、F2的合力F。(3)比較F′與F，若它們的長(zhǎng)度和方向在誤差允許的范圍內(nèi)相等，則可以證明互成角度的兩個(gè)力合成遵從平行四邊形定則。2.實(shí)驗(yàn)原理：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用圖釘把白紙釘在水平桌面上的方木板上。(2)用圖釘把橡皮條的一端固定在A點(diǎn)，橡皮條的另一端拴上兩個(gè)細(xì)繩套。(3)用兩只彈簧測(cè)力計(jì)分別鉤住細(xì)繩套，互成角度地拉橡皮條，使橡皮條的結(jié)點(diǎn)伸長(zhǎng)到某一位置O，如圖所示，記錄兩彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2，用鉛筆描下O點(diǎn)的位置及此時(shí)兩細(xì)繩的方向。3.實(shí)驗(yàn)步驟：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(4)只用一只彈簧測(cè)力計(jì)通過(guò)細(xì)繩套把橡皮條的結(jié)點(diǎn)拉到同樣的位置O，記下彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F′和細(xì)繩套的方向。(5)改變兩個(gè)力F1和F2的大小和夾角再重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次。3.實(shí)驗(yàn)步驟：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律4.數(shù)據(jù)處理：102345N102345N102345N記錄效果記錄方向探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律(1)用鉛筆和刻度尺從結(jié)點(diǎn)O沿兩條細(xì)繩套的方向畫(huà)直線，按選定的標(biāo)度作出這兩只彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)F1和F2的圖示，并以F1和F2為鄰邊用刻度尺作平行四邊形，過(guò)O點(diǎn)畫(huà)平行四邊形的對(duì)角線，此對(duì)角線即為合力F的圖示。(2)用刻度尺從O點(diǎn)按同樣的標(biāo)度沿記錄的F′的方向作出這只彈簧測(cè)力計(jì)的拉力F′的圖示。(3)比較F′和根據(jù)平行四邊形定則求出的合力F在大小和方向上是否相同。4.數(shù)據(jù)處理：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律5.實(shí)驗(yàn)演示：探究?jī)蓚€(gè)互成角度的力的合成規(guī)律

當(dāng)兩個(gè)互成角度的兩個(gè)力合成時(shí)，如果以表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就代表合力的大小和方向，這個(gè)規(guī)律叫做平行四邊形定則。6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：思考與討論(1)F1、F2大小一定,夾角增大,合力如何變化?合力什么時(shí)候最大,什么時(shí)候最小?合力的范圍如何?①F1和F2大小不變時(shí)，F(xiàn)合隨F1和F2的夾角增大而減??；②θ＝00時(shí)，F(xiàn)合＝F1＋F2

，與兩個(gè)力的方向相同，此時(shí)合力最大；③θ＝180°時(shí)，F(xiàn)合＝｜F1－F2｜，與較大的力方向相同，此時(shí)合力最小。思考與討論(2)合力的大小可以小于分力的大小嗎？合力的大小可以等于分力的大小嗎？根據(jù)平行四邊形定則請(qǐng)加以說(shuō)明。①合力可能大于、等于、小于任一分力；②兩分力F1、F2大小相等，兩個(gè)分力的夾角為120度，合力等于分力。思考與討論(3)求以下三種情況的最大值和最小值

①大小為1N、2N、3N三力的合力最大值和最小值？

②大小為2N、2N、2N三力的合力最大值和最小值？

③大小為2N、2N、5N三力的合力最大值和最小值？最大值：三個(gè)力同向時(shí)，三力合力最大，代數(shù)和相加；最小值：①若一個(gè)力在另外兩個(gè)力和與差之間，則它們的合力最小值為零；

②若一個(gè)力不在另外兩個(gè)力與差之間，則合力的最小值等于三個(gè)力

中最大的力減去另外兩個(gè)力的和1.合力和分力可以同時(shí)作用在一個(gè)物體上。(

)2.兩個(gè)力的合力一定比任一分力大。(

)3.兩分力同時(shí)增大1倍，合力也增大1倍。(

)4.兩分力都增加10N，合力也增加10N。(

)××√×思考1.互成角度的兩個(gè)力，其中一個(gè)力增大后，合力一定增大嗎？請(qǐng)作圖說(shuō)明。答案不一定。如圖，F(xiàn)2增大后，合力F可能減小，可能不變，可能增大。六、力的分解遵循的法則

如果在上述力的合成實(shí)驗(yàn)中，先用一個(gè)測(cè)力計(jì)把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)，此時(shí)的拉力記為F，再用兩個(gè)測(cè)力計(jì)互成角度的將橡皮條拉至同一O點(diǎn)，此時(shí)兩測(cè)力計(jì)的拉力記為F1和F2，那么F1和F2就可以看成F的分力，就變成了“探究力的分解規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)了，因此，力的分解也遵從平行四邊形定則。

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算。思考與討論(1)如果有一個(gè)力F，沒(méi)有其他條件的限制，讓你對(duì)其分解，你認(rèn)為能得到幾組分力的情況？F1F1’F2F2’F3F3’F思考與討論(2)如果有一個(gè)力F，要求有確定且符合實(shí)際的分力，你認(rèn)為應(yīng)該如何分解？

按力所產(chǎn)生的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解。力的分解幾種常見(jiàn)模型1.斜拉模型

放在水平地面上的行李箱受到一個(gè)斜向上方的拉力F的作用，且F與水平方向成θ角，如圖所示.怎樣把力F按其作用效果分解?它的兩個(gè)分力的大小、方向如何？θFF2F1力的分解幾種常見(jiàn)模型2.斜面上的物體模型

傾角為θ的斜面上放有一個(gè)物體，如圖所示。該物體受到的重力G能對(duì)物體產(chǎn)生那些效果？應(yīng)當(dāng)怎樣分解重力？分力的大小各是多大？GF2F1θ力的分解幾種常見(jiàn)模型3.三角支架懸物模型

輕桿AC和BC通過(guò)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈拴于墻上，AC桿水平。在它們的連接處C點(diǎn)施加一個(gè)豎直向下的力F，應(yīng)當(dāng)怎樣分解F，分力的大小各是多大？ABCθFF1F2觀察與思考

車為什么可以被輕易拉動(dòng)呢?原因分析原因分析：

當(dāng)合力不變時(shí)，大小相等的兩分力隨著夾角的增大而增大，實(shí)現(xiàn)“四兩撥千斤”。正交分解法FxyOFyFxθ1.定義：把力沿著兩個(gè)選定的互相垂直的方向分解正交——相互垂直的兩個(gè)坐標(biāo)軸正交分解法

是把復(fù)雜的利用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成轉(zhuǎn)化為普通的代數(shù)運(yùn)算，將力的合成化簡(jiǎn)為同向或反向或垂直方向。便于運(yùn)用普通代數(shù)運(yùn)算公式來(lái)解決力的合成。2.正交分解的目的

正交分解法求合力，運(yùn)用了“欲合先分”的策略，即為了合成而分解，降低了運(yùn)算的難度，是一種重要思想方法。3.正交分解的基本思想正交分解法4.正交分解的步驟例1一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)力F1、F2、F3的作用，三力的矢量關(guān)系如圖所示(小方格邊長(zhǎng)相等)，則下列說(shuō)法正確的是A.三力的合力有最大值F1＋F2＋F3，方向不確定B.三力的合力有唯一值3F3，方向與F3同向C.三力的合力有唯一值2F3，方向與F3同向D.由題給條件無(wú)法求合力大小√例2

(2023·重慶卷·1)矯正牙齒時(shí)，可用牽引線對(duì)牙施加力的作用。若某顆牙齒受到牽引線的兩個(gè)作用力大小均為F，夾角為α(如圖)，則該牙所受兩牽引力的合力大小為√1.在進(jìn)行力的合成與分解時(shí)，都能應(yīng)用平行四邊形定則或三角形定則。(

)2.2N的力能夠分解成6N和3N的兩個(gè)分力。(

)√×例3某同學(xué)周末在家大掃除，移動(dòng)衣櫥時(shí)，無(wú)論怎么推也推不動(dòng)，于是他組裝了一個(gè)裝置，如圖所示，兩塊相同木板可繞A處的環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩木板的另一端點(diǎn)B、C分別用薄木板頂住衣櫥和墻角，該同學(xué)站在該裝置的A處。若調(diào)整裝置A點(diǎn)距地面的高h(yuǎn)＝14cm時(shí)，B、C兩點(diǎn)的間距L＝96cm，B處衣櫥恰好移動(dòng)。已知該同學(xué)的質(zhì)量為m＝50kg，重力加速度大小取g＝9.8m/s2，忽略A處的摩擦，則此時(shí)衣櫥受到該裝置的水平推力大小為A.875N B.1650NC.840N D.1680N√例4

(2022·遼寧卷·4)如圖所示，蜘蛛用蛛絲將其自身懸掛在水管上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)。蛛絲OM、ON與豎直方向夾角分別為α、β(α>β)。用F1、F2分別表示OM、ON的拉力，則A.F1的豎直分力大于F2的豎直分力B.F1的豎直分力等于F2的豎直分力C.F1的水平分力大于F2的水平分力D.F1的水平分力等于F2的水平分力√例5如圖所示為一側(cè)耳朵佩戴口罩的示意圖，一側(cè)的口罩帶是由直線AB、弧線BCD和直線DE組成的。假若口罩帶可認(rèn)為是一段勁度系數(shù)為k的彈性輕繩，在佩戴好口罩后彈性輕繩被拉長(zhǎng)了x，此時(shí)AB段與水平方向的夾角為37°，DE段與水平方向的夾角為53°，彈性繩涉及的受力均在同一平面內(nèi)，忽略一切摩擦，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則下列說(shuō)法正確的是A.口罩帶對(duì)耳朵的作用力方向與水平方向夾角為37°B.口罩帶對(duì)耳朵的作用力方向與水平方向夾角為53°C.耳朵受到的口罩帶的作用力為2kxD.耳朵受到的口罩帶的作用力為√“活結(jié)”與“死結(jié)”、“動(dòng)桿”與“定桿”1.活結(jié)：當(dāng)繩繞過(guò)光滑的滑輪或掛鉤時(shí)，繩上的力是相等的，即滑輪只改變力的方向，不改變力的大小。2.死結(jié)：若結(jié)點(diǎn)不是滑輪，而是固定點(diǎn)時(shí)，稱為“死結(jié)”，其兩側(cè)繩上的彈力大小不一定相等。3.動(dòng)桿：若輕桿用光滑的轉(zhuǎn)軸或鉸鏈連接，當(dāng)桿平衡時(shí)，桿所受到的彈力方向一定沿著桿，否則桿會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。4.定桿：若輕桿被固定，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則桿受到的彈力方向不一定沿桿的方向。返回例6如圖甲所示，輕繩AD跨過(guò)固定在水平橫梁BC右端的光滑定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為m1的物體，∠ACB＝30°；圖乙所示的輕桿HG一端用鉸鏈固定在豎直墻上，另一端G通過(guò)細(xì)繩EG拉住，EG與水平方向成30°角，輕桿的G點(diǎn)用細(xì)繩GF拉住一個(gè)質(zhì)量為m2的物體，重力加速度為g，則下列說(shuō)法正確的是B.圖乙中HG桿受到繩的作用力大小為m2gC.細(xì)繩AC段的拉力FAC與細(xì)繩EG段的拉力FEG的大小之比為1∶1D.細(xì)繩AC段的拉力FAC與細(xì)繩EG段的拉力FEG的大小之比為m1∶2m2√題圖甲中是一根繩跨過(guò)光滑定滑輪，繩中的彈力大小相等，兩段繩的拉力大小都是m1g，互