2012届高考物理一轮总复习教学课件《物体受力分析·力的合成与分解·.pptVIP

受力分析步骤： 先确定研究对象 然后分析物体受到的重力、电场 力、 磁场力和牵引力等等 再分析接触力中的弹力(对象接触的周 围物体) 最后分析是否受到摩擦力 1受力分析 (1)不要把研究对象所受的力与它对其它 物体的作用力相混淆，譬如A为研究对象 ，则要找出“甲对A”、“乙对A”的力， 而“A对甲”、“A对乙”的力就不是A所 受的力 (2)对于作用在物体上的每一个力，都必 须明确其来源，即每一个力都应找出施 力物体，不能无中生有 受力分析时必须注意的几点 (3)只分析“性质力”，不分析“效果力”，不 能把两者混淆重复分析例如：有人认 为在竖直面内做圆周运动的物体运动到 最高点时(如图221所示)受到的重力 、绳的拉力和向心力共三个力的作用 实际 上向心力是效果力，是由重力和绳 拉力的合力来提供的，不属某一性质的 力，这样 的分析是重复的分析 (4)合力和分力不能重复地列为物体所受 的力，不能把分力列为物体所受的一个 力，如分析斜面上的物体受力时，不能 把重力和“下滑力”并列为物体所受的力， 因为“下滑力”是重力的一个分力 (5)画完受力图后应分析结果作一番检查 ，看能否使研究对象处于题目所给的运 动状态(静止或加速)之中，否则，必定是 出现了多力或漏力的现象 (6)区分内力和外力，对几个物体的整体 进行受力分析时，这几个物体间的作用 力为内力，不能在受力图中出现；当把 某一物体单独隔离分析时，原来内力变 成了外力，要画在受力图上 (7)在难以确定物体的某些受力情况时， 可先根据(或确定)物体的运动状态，再运 用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力 (1)合力与分力：如果一个力的作用效果 与另外几个力共同相同，那么 这个力与另外几个力可以相互替代，这 个力称为另外几个力的，另外几个 力称为这 个力的 2力的合成与分解 作用效果 合力 分力 (2)力的合成与分解 求几个力的合力叫做力的，求一 个力的分力叫做力的 力的合成 在同一直线上的两个力的合成：两个 力方向相同时，合力等于 ；两个x方向相反，合力等于，方向 合成 分解 F1F2 F1F2 跟较大的力同向 两个互成角度共点力的合成遵循平行四 边形定则：用表示两个共点力的线段为 邻边 作一个平行四边形，则这 两个邻边 之间的对角线就表示 两个力合力的取值范围：合力随两个 分力夹角的增大而减小；合力的取值范 围是 力的分解 力的分解是力的合成的逆运算，同样 遵循平行四边形定则 力的分解的两种方法： 合力的大小和方向 |F1F2|F1F2 .遵循平行四边形定则，一般按力的效 果来分解 .力的正交分解法：将一个力分解到两 个相互垂直的方向上这样 分解是为了 方便计算分力，特别是在物体受到多个 共点力作用时，把物体受到的各力都分 解到互相垂直的两个方向上去，然后分 别求每个方向上的力的代数和，再用直 角三角形性质求总的合力这样 就可把 复杂的矢量运算转化为互相垂直的方向 上的简单 的运算 (1)共点力：物体受到的各力作用于一点 或作用线(或延长线 )相交于一点的力 (2)平衡状态：在共点力的作用下，物体 处于或的状态 (3)共点力作用下物体的平衡条件： 3共点力的平衡 静止 匀速直线运动 合力为零，即F合0 (4)力的平衡：作用在物体上几个力的合 力为零，这种情形叫做 若处于平衡状态的物体仅受两个力作 用，这两个力一定 ，即二力平衡； 若处于平衡状态的物体受三个力作用 ，则这 三个力中的任意两个力的合力一 定与另一个力 力的平衡 大小相等、方向相反，作用在一条直线上 大小相等、方向相反，作用在一条直线上 若处于平衡状态的物体受到三个或三 个以上的力的作用，则宜用正交分解法 处理，此时的平衡方程可写成：Fx0，Fy0 一物体在斜向上的拉力F的作用 下，沿水平面向右做匀速直线运动，如 图222所示，则物体所受拉力F和地 面对它的摩擦力的合力的方向为( ) A竖直向上 B竖直 向下 C向上偏右 D水平 向右 1物体受力分析 解析 物体受力如图223所示，设F 与水平方向夹角为，分解F，则F Fcos，FFsin.由于物体做匀速运动， 据二力平衡条件F1F，即F1与F的合力 为零，故F与F1的合力大小为FFsin， 方向竖直向上 答案 A 图223 如图224所示，光滑斜面的倾角为 ，有两个相同的小球，分别用光滑挡板A 、B挡住，挡板A沿竖直方向，挡板B垂 直斜面，则两挡板受到小球压力大小之 比为_，斜面受到两个小球压力 大小之比为_ 答案 1cos 1cos2 如图225所示，A、B两物体的质量分 别为 mA和mB，且mAmB，整个系统处 于静止状态小滑轮的质量和一切摩擦 均不计如果绳的一端由Q点缓慢地向左 移到P点，整个系统重新平衡后，物体A 的高度和两滑轮间绳 与水平方向的夹角 如何变化( ) 2力的合成 A物体A的高度升高，角变大 B物体A的高度降低，角变小 C物体A的速度升高，角不变 D物体A的高度不变，角变小 图226 解析 系统静止时，与动滑轮接触的那 一小段绳子受力情况如图226所示， 同一根绳子上的拉力F1、F2总是相等的， 它们的合力F与F3是一对平衡力，以F1、 F2为邻边所作的平行四边形是菱形，故 mBg2mAgsin.绳的端点由Q点移向P点 时，由于mA、mB的大小不变，故不变， 因此B下降，A上升 答案 C (2008肇庆)如图227甲所示 的装置，OA、OB是两根轻绳，AB是轻杆 ，它们构成一个正三角形，在AB杆两端 分别固定一个质量均为m的小球，此装置 悬挂在O点，开始时装置自然下垂，现对 小球B施加一个水平力F，使装置静止在 图227乙所示的位置，此时OA竖直 设在图甲中OB对小球B的作用力大小为T ，在图乙中OB对小球B的作用力大小为T ，则下列说法中正确的是 ( ) AT2T BT2T CT2T DTT 答案 C (2008安徽皖南)如图228所示，一 端可绕O点自由转动的长木板上方放一个 物块手持木板的另一端，使木板从水平 位置沿顺时针方向缓慢旋转，则在物体相 对于木板滑动前( ) A物块对木板的压力不变 B物块的机械能不变 C物块对木板的作用力减小 D物块受到的静摩擦力增大 3力的分解 解析 木板沿顺时针方向缓慢转动，木 板与水平面的夹角增大，物块相对于木板 滑动前物体处于平衡状态，对物体受力分 析如图229： 由平衡条件知沿板方向：Ffmgsin， 垂直板方向：FNmgcos. 所以D对A错木板对物块的作用力(支 持力、摩擦力的合力)与重力等大反方向 ，C错物块相对于地面下移，机械能减 小，B错，因而答案为D. 答案 D (2008广东六校联考)小明想推动 家里的衣橱，但使出了吃奶的力气也推不 动，他便想了个妙招，如图2210所示 ，用A、B两块木板，搭成一个底角较小 的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然 被推动了！下列说法中正确的是 ( ) A这是不可能的，因为小明根本没有用 力去推衣橱 B这是不可能的，因为无论如何小明的 力气也没那么大 C这有可能，A板对衣橱的推力有可能 大于小明的重力 D这有可能，A板对衣橱的推力不可能 大于小明的重力 解析 小明对人字形架的压力等于小明 的重力，当两板的夹角足够大时，这个压 力沿两板的分力有可能大于小明的重力， 因此A板对衣橱的推力有可能大于小明的 重力将衣橱推动C正确 答案 C 已知共面的三个力F120 N、F230 N、F340 N作用在物体的同一点上，三 力之间的夹角都是120，求合力的大小 和方向 解析 建立如图2211所示的直角坐 标系， 则F2xF2sin3015 N 4正交分解 答案 见解析 进行正交分解时，只需分解不在坐标轴上 的力，把矢量转化为标量来运算 (2009广东省实验中学模拟)如图22 12所示，质量为m的正方体和质量为M的 正方体放在两竖直墙和水平面间，处于 静止状态m与M相接触边与竖直方向的 夹角为，若不计一切摩擦，求： (1)水平面对正方体M的弹力大小； (2)墙面对正方体m的弹力大小 解析 (1)以两个正方体整体为研究对象 整体受到向上的支持力和向下的重力，处 于静止状态 所以水平面对正方体M的弹力大小为 (Mm)g (2)对正方体m进行受力分析如图2213 ， 把N2沿水平方向和竖直方向分解为 N2cosN1 N2sinmg 解得N1mgcot. 答案 (1)(Mm)g (2)mgcot 正交分解法是处理平衡问题的最常规方法 ，尤其是对物体受多个力作用正确的受 力分析是解这类问题的关键合理选取坐 标轴方向可使问题简单通常选取坐标系 的原则是让尽多个力通过坐标轴 如图2214所示，质量为m的铁球 在水平推力F的作用下，静止在竖直光滑 的墙壁与光滑斜面之间，已知斜面倾角 45，水平推力的作用线通过球心，则 下述说法中正确的有 ( ) 5共点力的平衡 图2214 A水平推力F一定大于铁球重力 B水平推力F一定小于铁球重力 C斜面对球的弹力一定大于铁球的重力 D竖直墙壁对铁 球的弹力一定与F的大 小相等 解析 以铁球为研究对象，铁球受到重 力G、推力F、斜面弹力FN1和竖直墙壁的 弹力FN2的作用，并处于静止状态，受力 图如图2215所示建立水平、竖直方 向的直角坐标系由平衡条件得： 答案 C 共点力作用下物体的平衡条件(F0)是 矢量方程，求合力时通常用正交分解法把 矢量运算转化为标量运算，正交分解法解 平衡问题的基本思路是： (1)选取研究对象，即处于平衡状态的物 体 (2)对研究对象进行受力分析，画受力图 (3)建立直角坐标系 (4)根据Fx0，Fy0列方程 如图2216所示，物体的质量为2 kg，两根轻细绳 AB和AC的一端连接于竖 直墙上，另一端系于物体上，在物体上 另施加一个方向与水平线成60的拉力 F，若要使绳都能伸直，求拉力F的大小 范围 解析 设AB的张力为F1，AC的张力为F2 ，对A受力分析如图2217所示根据 力的平衡条件得 图2217 如图2218所示，轻绳 的A端固定 在天花板上，B端系一重为G的小球，小 球静止在固定的光滑大球表面上，已知 AB绳长 度为L，大球半径为R，天花板到 大球顶点的竖直距离ACd，且 ABO90，求绳中张力F和大球对小球 的支持力FN(小球直径忽略不计) 6用数学知识解共点力平衡问题 此题也可以对小球受到的力进行正交分解 ，而后据Fx0，Fy0方程求解，读 者可以计算一下，不过采用正交分解法较 相似三角形法要复杂，但要注意的是，不 是任何时候矢量三角形与结构三角形都有 相似的关系，要具体问题具体分析 如图2219所示，在竖直平面的 固定光滑圆轨 道的最高点有一个光滑的 小孔，质量为m的小环套在圆轨 道上， 用系在环上的细线 通过小孔，缓慢拉动 细线 ，使环沿轨道上移，在移动过 程中 拉力F和轨道对小环的作用力FN的大小 变化情况是 ( ) AF不变，FN增大 BF不变，FN不变 CF变小，FN不变 DF增大，FN变小 解析 如图2220所示，由三角形相 似，可得FNmgRR，故FN不变；又 FmgLR，L变小，故F变小 答案 C 错解 对人受力分析，他受到重力mg、 竖直向上的支持力FN和斜向上的摩擦力Ff 作用 根据平衡条件：FNmg，由力的相互性 ，人对梯面压力的大小等于支持力的大小 ；故人对梯面压力FNmg，方向竖直向 下 据牛顿第二定律可得：Ffma，即梯面 对人的摩擦力的方向与加速度方向相同， 大小等于ma. 分析纠正 对人受力分析，他受到重力 mg、竖直向上的支持力FN和水平向右的 摩擦力Ff作用，如图2222所示取水 平向右为x轴正向，竖直向上为y轴正向， 此时只需分解加速度 据牛顿第二定律可得： FNmgmasin30 Ffmacos30 答案 见解析 有一半径r为0.2m的圆柱体绕竖 直轴OO 以角速度为9rad/s匀速转动 ，今用水平 力F把质量m为1