高考物理一轮复习 第二章 相互作用 第3讲 力的合成与分解课件.ppt

物理课标版 第3讲力的合成与分解 考点一力的合成1 合力与分力 1 定义 如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同 这一个力就叫做那几个力的合力 那几个力就叫这个力的分力 2 逻辑关系 合力和分力是一种 等效替代关系 2 共点力 作用在物体的同一点 或作用线的延长线交于一点的力 3 力的合成 求几个力的 合力的过程 4 力的运算法则 1 平行四边形定则 求两个互成角度的 共点力的合力 可以用表示这两个力的线段为邻边作 平行四边形 这两个邻边之间的对角线就表示合力的 大小和 方向 2 三角形定则 把两个矢量 首尾顺次相接 从而求出合矢量的方法 如图 注意 1 合力不一定大于分力 2 合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系 1 合力及其分力不能同时作用在物体上 2 几个力的共同作用的效果可以用一个力来代替 3 在进行力的合成与分解时 可应用平行四边形定则或三角形定则 4 两个力的合力一定比其任何一个分力大 答案 1 2 3 4 1 几种特殊情况的共点力的合成 2 合力大小的确定合力可能大于每一个分力 也可能小于每一个分力 还可能大于一个分力而小于另一个分力 1 两个共点力的合力范围 f1 f2 f合 f1 f2 即两个力的大小不变时 其合力随夹角的增大而减小 当两力反向时 合力最小 为 f1 f2 当两力同向时 合力最大 为f1 f2 2 三个共面共点力的合力范围 三个力共线且同向时 其合力最大 为f1 f2 f3 以这三个力的大小为边 如果能组成封闭的三角形 则其合力最小为零 若不能组成封闭的三角形 则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的和 1 1如图所示 一个 y 形弹弓顶部跨度为l 两根相同的橡皮条自由长度均为l 在两橡皮条的末端用一块软羊皮 长度不计 做成裹片 若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律 且劲度系数为k 发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2l 弹性限度内 则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为 a klb 2klc kld kl 答案d对裹片受力分析 由相似三角形可得 得 f kl则裹片对弹丸的最大作用力为f丸 f kl 故选项d正确 1 2 2016湖南益阳4月调研 15 如图所示 三根轻绳系于竖直杆上的同一点o 其中轻绳oa与ob等长且夹角为60 竖直杆与平面aob所成的角为30 若轻绳oa ob的拉力均为20n 要使杆受到绳子作用力的方向竖直向下 则水平轻绳oc的拉力大小为 a 10nb 20nc 20nd 10n 力f foacos30 2 20n f与竖直方向的夹角为30 所以f的水平分量fx fsin30 10n 要使杆受到绳子作用力的方向竖直向下 则水平轻绳oc的拉力应该与f的水平分量等值反向 所以轻绳oc的拉力大小foc fx 10n 故选d 答案d根据平行四边形定则以及几何知识 可得轻绳oa与ob的合 方法指导在空间上具有对称性的力的合成问题 要及时利用对称性适当作辅助线 构建出与力的三角形相似的几何三角形 然后通过三角形相似进行定量计算 考点二力的分解的两种常用方法力的分解1 概念 求一个力的 分力的过程 2 遵循的原则 平行四边形定则或三角形定则 3 分解的方法 1 按力产生的 作用效果进行分解 2 正交分解 1 效果分解法按照力产生的实际效果进行分解的常见情景 2 正交分解法 1 将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法 正交分解法是高考的热点 2 分解原则 以少分解力和容易分解力为原则 3 方法 物体受到多个力f1 f2 f3 作用 求合力f时 可把各力沿相互垂直的x轴 y轴分解 x轴上的合力fx fx1 fx2 fx3 y轴上的合力fy fy1 fy2 fy3 合力大小 f 合力方向 与x轴夹角为 则tan 2 1 2016江西萍乡二模 16 刀 斧 凿等切削工具的刃部叫做劈 如图是用斧头劈木柴的示意图 劈的纵截面是一个等腰三角形 使用劈的时候 垂直劈背加一个力f 这个力产生两个作用效果 使劈的两个侧面推压木柴 把木柴劈开 设劈背的宽度为d 劈的侧面长为l 不计斧头的自身重力 则劈的侧面推压木柴的力约为 a fb fc fd 答案b斧头劈木柴时 设两侧面推压木柴的力分别为f1 f2 且f1 f2 利用几何三角形与力三角形相似有 得推压木柴的力f1 f2 f 所以b正确 a c d错误 2 2已知两个共点力的合力为50n 分力f1的方向与合力f的方向成30 角 分力f2的大小为30n 则 a f1的大小是唯一的b f2的方向是唯一的c f2有两个可能的方向d f2可取任意方向 答案c由f1 f2和f的矢量三角形图可以看出 若f2 f20 25n f1的大小是唯一的 f2的方向是唯一的 因f2 30n f20 25n 所以f1的大小有两个 即f1 和f1 f2的方向有两个 即f2 的方向和f2 的方向 故选项a b d错误 选项c正确 2 3如图所示 a b两物体叠放在水平地面上 已知a b的质量分别为ma 10kg mb 20kg a b之间 b与地面之间的动摩擦因数均为 0 5 一轻绳一端系住物体a 另一端系于墙上 绳与竖直方向的夹角为37 今欲用外力将物体b匀速向右拉出 求所加水平力f的大小 并画出a b的受力分析图 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析a b的受力分析图分别如图甲 乙所示 对a应用平衡条件ftsin37 ff1 fn1ftcos37 fn1 mag联立两式可得 fn1 60n 答案160n受力分析图见解析 ff1 fn1 30n对b应用平衡条件f ff1 ff2ff2 fn2 fn1 mbg 又fn1 fn1 ff1 ff1解得f 160n 方法指导力的分解的可能性分析如下 考点三力的合成与分解的应用对于力的合成与分解的实际应用问题要注意合力与分力的方向 根据平行四边形定则准确画出对应的力的图示 必要时可添加辅助线 然后合理选用数学工具定量求解 1 在实际问题中进行力的分解时 有实际意义的分解方法是按力的实际效果进行分解 2 力的正交分解法通常是物体在三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法 分解的目的是更方便地求合力 将矢量运算转化为代数运算 3 应用正交分解法解题 建立坐标系时以少分解力和容易分解力为原则 3 1某压榨机的结构示意图如图所示 其中b为固定铰链 若在a铰链处作用一垂直于壁的力f 则由于力f的作用 使滑块c压紧物体d 设c与d光滑接触 杆的重力及滑块c的重力不计 图中a 0 5m b 0 05m 则物体 d所受压力的大小与力f的比值为 a 4b 5c 10d 1 答案b按力f的作用效果沿ac ab杆方向分解为图甲所示的f1 f2 则f1 f2 由几何知识得tan 10 再按f1的作用效果将f1沿水平向左和竖直向下分解为图乙所示的f3 f4 则f4 f1sin 联立得f4 5f 即物体d所受压力大小与力f的比值为5 b对 3 2电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力 但不能到绳的自由端去直接测量 某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器 工作原理如图所示 将相距为l的两根固定支柱a b 图中小圆圈表示支柱的横截面 垂直于金属绳水平放置 在a b的中点用一可动支柱c向上推动金属绳 使绳在垂直于a b的方向竖直向上发生一个偏移量d d l 这时仪器测得金属绳对支柱c竖直向下的作用力为f 1 试用l d f表示这时金属绳中的张力ft 2 如果偏移量d 10mm 作用力f 400n l 250mm 计算金属绳中张力的大小 答案 1 ft 2 2 5 103n解析 1 设支