导学教程高考物理总复习 第二章 相互作用 第二节 力的合成与分解课件 新人教版.ppt

第二节力的合成与分解 主干回顾 相同 等效替代 平行四边形 三角形 平行四边形 效果 正交 1 判断下列说法的正误 1 合力及其分力可以同时作用在物体上 2 几个力的共同作用效果可以用一个力来代替 3 在进行力的合成与分解时 都要应用平行四边形定则或三角形定则 自我检测 4 两个力的合力一定比其分力大 5 互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形 6 8n的力可以分解为5n和3n的两个分力 2 两个力f1和f2间的夹角为 两个力的合力为f 以下说法正确的是a 若f1和f2大小不变 角越小 合力f就越小b 合力f总比分力中的任何一个力都大c 如果夹角 不变 f1大小不变 只要f2增大 合力f就必然增大d 合力f可能比分力中的任何一个力都小 解析f1 f2大小不变 合力随它们夹角的增大而减小 随夹角的减小而增大 a错误 合力f可能比f1 f2都大 也可能比f1 f2都小 还可能等于其中的一个力的大小 b错误 d正确 如图所示 f1大小不变 f1与f2的夹角不变 f2增大时 合力f先减小后增大 c错误 答案d 3 某同学在单杠上做引体向上 在图中的四个选项中双臂用力最小的是答案b 4 如图所示 f1 f2 f3恰好构成封闭的直角三角形 这三个力的合力最大的是答案c 5 2016 中山模拟 如图2 2 1所示 静止在斜面上的物体的重力可分解为沿斜面方向向下的分力f1和垂直斜面方向的分力f2 关于这两个分力 下列说法中正确的是图2 2 1 a f1作用在物体上 f2作用在斜面上b f2的性质是弹力c f2就是物体对斜面的正压力d f1和f2是物体重力的等效替代 实际存在的就是重力 解析本题f1 f2的受力物体均为该重物 不能说f2就是物体对斜面的正压力 因为两者的施力物体和受力物体均不一样 不会是同一个力 但f1和f2是物体重力的等效代替的力 且实际存在的就是重力 故d选项正确 答案d 考点一力的合成1 合力的大小范围 1 两个共点力的合成 f1 f2 f合 f1 f2即两个力大小不变时 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 三个共点力的合成 三个力共线且同向时 其合力最大 为f1 f2 f3 任取两个力 求出其合力的范围 如果第三个力在这个范围之内 则三个力的合力最小值为零 如果第三个力不在这个范围内 则合力最小值等于最大的力减去另外两个力的大小之和 2 共点力合成的常用方法 1 作图法 作出两个分力f1和f2的图示 再以f1和f2为邻边作平行四边形 画出过作用点的对角线 量出对角线的长度 计算出合力的大小 量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向 图2 2 2 2 计算法 几种特殊情况的共点力的合成 考向1平行四边形定则的理解与应用 例1 一物体受到三个共面共点力f1 f2 f3的作用 三力的矢量关系如图2 2 3所示 小方格边长相等 则下列说法正确的是图2 2 3 a 三力的合力有最大值f1 f2 f3 方向不确定b 三力的合力有唯一值3f3 方向与f3同向c 三力的合力有唯一值2f3 方向与f3同向d 由题给条件无法求出合力大小 解析 根据三力的图示 知f1 f2在竖直方向分力的大小均为3个单位 方向相反 水平方向的分力分别为6个单位和2个单位 方向与f3方向相同 根据正交分解法求合力的思想知 3个力的合力为12个单位 与f3的方向相同 大小是f3的3倍 即f合 3f3 选项b正确 答案 b 考向2合力范围的确定 例2 三个共点力大小分别是f1 f2 f3 关于它们的合力f的大小 下列说法中正确的是a f大小的取值范围一定是0 f f1 f2 f3b f至少比f1 f2 f3中的某一个大c 若f1 f2 f3 3 6 8 只要适当调整它们之间的夹角 一定能使合力为零d 若f1 f2 f3 3 6 2 只要适当调整它们之间的夹角 一定能使合力为零 解析 合力不一定大于分力 b错 三个共点力的合力的最小值能否为零 取决于任何一个力是否都在其余两个力的合力范围内 由于三个力大小未知 所以三个力的合力的最小值不一定为零 a错 当三个力的大小分别为3a 6a 8a 其中任何一个力都在其余两个力的合力范围内 故c正确 当三个力的大小分别为3a 6a 2a时 不满足上述情况 故d错 答案 c 考点二力的分解的两种方法1 按作用效果分解力的一般思路 2 正交分解法 1 定义 将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法 2 建立坐标轴的原则 一般选共点力的作用点为原点 在静力学中 以少分解力和容易分解力为原则 即尽量多的力在坐标轴上 在动力学中 习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系 图2 2 4 3 方法 物体受到多个力作用f1 f2 f3 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 考向1力的效果分解法的应用 例3 多选 2016 石家庄质检 如图2 2 5所示 固定的半球面右侧是光滑的 左侧是粗糙的 o点为球心 a b为两个完全相同的小物块 可视为质点 小物块a静止在球面的左侧 受到的摩擦力大小为f1 对球面的压力大小为n1 小物块b在水平力f2作用下静止在球面的右侧 对球面的压力大小为n2 已知两小物块与球心连线和竖直方向的夹角均为 则 图2 2 5a f1 f2 cos 1b f1 f2 sin 1c n1 n2 cos2 1d n1 n2 sin2 1 答案 ac 图2 2 6 答案 c 规律总结 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 力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法 分解的目的是为了更方便地求合力 将矢量运算转化为代数运算 3 应用正交分解法解题时 建立坐标系的原则 合力方向在一个坐标轴上 另一个坐标轴的方向合力为零 考点三绳子 死结 与 活结 模型 1 死结 可理解为把绳子分成两段 且不可以沿绳子移动的结点 死结 两侧的绳因结而变成了两根独立的绳 因此由 死结 分开的两段绳子上的弹力不一定相等 2 活结 可理解为把绳子分成两段 且可以沿绳子移动的结点 活结 一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的 绳子虽然因 活结 而弯曲 但实际上是同一根绳 所以由 活结 分开的两段绳子上弹力的大小一定相等 两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线 模型规律 1 死结 模型中的杆与墙的连结一般为链铰 因而杆上的力沿杆 绳上的力沿绳 2 活结 模型中的杆一般固定住 故杆对滑轮的力不一定沿杆 与绳对滑轮的力平衡 例5 如图2 2 7甲所示 轻绳ad跨过固定的水平横梁bc右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体 acb 30 图乙中轻杆hg一端用铰链固定在竖直墙上 另一端g通过细绳fg拉住 eg与水平方向也成30 轻杆的g点用细绳gf拉住一个质量为m2的物体 求 图2 2 7 1 轻绳ac段的张力fac与细绳eg的张力feg大小之比 2 轻杆bc对c端的支持力 3 轻杆hg对g端的支持力 抓关键点 甲 固定杆连 活结 乙 铰链杆连 活结 找突破口 甲中杆对滑轮的合力与两绳的合力平衡 乙中杆上的力沿杆 解析 题图甲和乙中的两个物体m1 m2都处于平衡状态 根据平衡的条件 首先判断与物体相连的细绳 其拉力大小等于物体的重力 分别取c点和g点为研究对象 进行受力分析如图甲和乙所示 根据平衡规律可求解 思维提升 1 对轻质杆 若与墙壁通过转轴相连 则杆产生的弹力方向一定沿杆 2 对轻质杆 若一端固定 则杆产生的弹力有可能沿杆 也有可能不沿杆 杆的弹力方向 可根据共点力的平衡求得 如图2 2 8所示 水平轻杆的一端固定在墙上 轻绳与竖直方向的夹角为37 小球的重力为12n 轻绳的拉力为10n 水平轻弹簧的拉力为9n 求轻杆对小球的作用力 图2 2 8 答案5n 方向与竖直方向成37 角斜向右上方 1 多选 2015 广东理综 如图2 2 9所示 三条绳子的一端都系在细直杆顶端 另一端都固定在水平地面上 将杆竖直紧压在地面上 若三条绳长度不同 下列说法正确的有 随堂巩固 图2 2 9a 三条绳中的张力都相等b 杆对地面的压力大于自身重力c 绳子对杆的拉力在水平方向的合力为零d 绳子拉力的合力与杆的重力是一对平衡力 解析由于三条绳长度不同 则三条绳与竖直秆间的夹角不相等 因竖直杆仅是压在地面上而没有固定 则三条绳对杆的拉力在水平方向的分力必平衡 但三个水平分力在水平面内的方向关系不确定 故不能确定三条绳中张力的大小关系 a错误 c正确 由于三条绳对杆的拉力在竖直方向的分力都向下 故b正确 绳子拉力的合力竖直向下 杆的重力也竖直向下 它们不是一对平衡力 故d错误 答案bc 2 多选 2016 深圳模拟 一个大人拉着载有两个小孩的小车 其拉杆可自由转动 沿水平地面匀速前进 则对小孩和车下列说法正确的是图2 2 10 a 拉力的水平分力等于小孩和车所受的合力b 拉力与摩擦力的合力大小等于重力大小c 拉力与摩擦力的合力方向竖直向上d 小孩和车所受的合力为零答案cd 3 2016 惠州质检 如图2 2 11所示 舰载机保持牵引力f大小不变在匀速航行的航母上降落时受到阻拦而静止 此时阻拦索夹角 120 空气阻力和甲板阻力不计 则阻拦索承受的张力大小为 图2 2 11 答案b 4 2016 德州模拟 如图2 2 12所示 一光滑半圆形碗固定在水平面上 质量为m1的小球用轻绳跨过碗口并连接质量分别为m2和m3的物体 平衡时碗内小球恰好与碗之间没有弹力 两绳与水平方向夹角分别为53 37 则m1 m2 m3的比值为 已知sin53 0 8 cos53 0 6 图2 2 12a 5 4 3b 4 3 5c 3 4 5d 5 3 4答案a 5 2016 绵阳质检 风洞是进行空气动力学实验的一种重要设备 一次检验飞机性能的风洞实验