2019版高考物理相互作用第3讲力的合成与分解课件.pptx

第3讲力的合成与分解 知识梳理一 矢量运算法则1 平行四边形定则 2 三角形定则 把两个矢量的 首 尾顺次连接起来 第一个矢量的首到第二个矢量的尾的 有向线段为合矢量 二 力的合成 1 合力与分力 如果几个力同时作用在物体上产生的 效果与某一个力单独作用时的 效果相同 则这一个力为那几个力的 合力 那几个力为这一个力的 分力 2 共点力 几个力都作用在物体的 同一点 或者它们的 作用线交于一点 3 力的合成 求几个力的 合力的过程 4 平行四边形定则 求互成角度的两共点力的合力 可以用表示这两个力的线段为 邻边作平行四边形 这两个相邻边之间的 对角线就表示合力的大小和方向 三 力的分解 1 力的分解 求一个力的 分力的过程 力的分解与力的合成互为 逆运算 2 遵从原则 平行四边形定则 3 分解方法 1 力的效果分解法 2 力的正交分解法 1 关于合力的下列说法 正确的是 A 几个力的合力就是这几个力的代数和B 几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个力C 几个力的合力可能小于这几个力中最小的力D 几个力的合力一定大于这几个力中最大的力 答案C力是矢量 力的合力不能简单地进行代数加减 故A是错误的 合力可以大于分力 可以等于分力 也可以小于分力 故B D是错误的 C正确 C 2 物体同时受到同一平面内的三个力的作用 下列几组力的合力不可能为零的是 A 5N 7N 8NB 5N 2N 3NC 1N 5N 10ND 10N 10N 10N 答案C三个力合成 若前两个力的合力可与第三个力大小相等 方向相反 就可以使这三个力合力为零 只要使第三个力的大小在其他两个力的合力范围之内 就可能使合力为零 即第三个力F3满足 F1 F2 F3 F1 F2 C 3 多选 小娟 小明两人共提一桶水匀速前行 如图所示 已知两人手臂上的拉力大小相等且为F 两人手臂间的夹角为 水和水桶的总重力为G 则下列说法中正确的是 A 当 为120 时 F GB 不管 为何值 F C 当 0 时 F D 越大时F越小 AC 答案AC由平行四边形定则可知 两分力相等时 120 F F合 G 当 0 时 F F合 故A C对 B错 越大 在合力一定时 分力越大 故D错 4 如图所示 力F垂直作用在斜面倾角为 的三角滑块上 滑块没被推动 则滑块受到地面的静摩擦力的大小为 A 0B Fcos C Fsin D Ftan C 答案C滑块受力如图 将力F正交分解 由水平方向合力为零可知Ff Fsin 所以C正确 深化拓展 考点一力的合成 考点二力的分解 考点三 死结 和 活结 深化拓展考点一力的合成1 合力范围的确定 1 两个共点力的合成 F1 F2 F合 F1 F2 即两个力大小不变时 其合力随两力夹角的增大而减小 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 当三个共点力共线同向时 合力最大为F1 F2 F3 任取两个力 求出合力范围 如第三个力在这个范围内 则三力合成的最小值为零 如不在此范围内 则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小力的数值之和 2 共点力的合成方法 1 合成法则 平行四边形定则或三角形定则 2 求出以下三种特殊情况下二力的合力 相互垂直的两个力合成 合力大小为F 夹角为 大小相等的两个力合成 平行四边形为菱形 对角线相垂直 合力大小为F 2F1cos 2F2cos 夹角为120 大小相等的两个力合成 合力大小与分力相等 方向沿二力夹角的平分线 1 1如图所示的水平面上 橡皮绳一端固定 另一端连接两根弹簧 连接点P在F1 F2和F3三力作用下保持静止 下列判断正确的是 A F1 F2 F3B F3 F1 F2C F2 F3 F1D F3 F2 F1 B 答案BP点在三力F1 F2 F3作用下保持静止 则合外力为零 F1 F2的合力F12与F3等大反向 由大角对大力可知 F12 F1 F2 从而可得F3 F1 F2 B正确 1 2如图甲所示 在广州亚运会射箭女子个人决赛中 中国选手程明获得亚军 创造了中国女子箭手在亚运个人赛历史上的最好成绩 射箭时 若刚释放的瞬间弓弦的拉力为100N 对箭产生的作用力为120N 其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示 对箭产生的作用力如图中F所示 弓弦的夹角应为 cos53 0 6 D A 53 B 127 C 143 D 106 答案D弓弦拉力合成如图所示 由几何知识得 cos 0 6所以 53 可得 106 故D正确 1 3 多选 在研究共点力合成实验中 得到如图所示的合力与两分力夹角 的关系曲线 关于合力F的范围及两个分力的大小 下列说法正确的是 A 2N F 14NB 2N F 10NC 两分力大小分别为2N 8N D 两分力大小分别为6N 8N AD 答案AD由图像得 时 两分力F1 F2垂直 合力为10N 即 10N 2 时 两分力方向相反 即两分力相减 F1 F2 2N 联立解得F1 8N F2 6N或F1 6N F2 8N 合力的范围 F1 F2 F F1 F2 即2N F 14N 故A D对 B C错 考点二力的分解一 力的分解的唯一性分析1 已知合力F和两分力的方向 两分力有唯一的确定值 按力F的实际作用效果分解 属于此类情况 2 已知合力F和一个分力F1的大小与方向 另一分力F2有唯一的确定值 3 已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小 对力F进行分解 则有三种可能 F1与F的夹角为 如图所示 1 F2 Fsin 时无解 2 F2 Fsin 或F2 F时有一组解 3 Fsin F2 F时有两组解 2 1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 C 答案C由F1 F2和F的矢量三角形图可以看出 当F2 F20 25N时 F1的大小才是唯一的 F2的方向才是唯一的 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 2 多选 已知力F 且它的一个分力F1跟F成30 角 大小未知 另一个分力F2的大小为F 方向未知 则F1的大小可能是 A B C D F AC 答案AC 根据题意作出矢量三角形如图 因为F Fsin30 从图上可以看出 F1有两个解 由直角三角形OAD可知 FOA F 由直角三角形ABD得 FBA F 由图的对称性可知 FAC FBA F 则分力F1 F F F F1 F F F 二 实际效果分解法 2 3 多选 如图所示 用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间 重物处于静止状态 AO绳水平 OB绳与竖直方向的夹角为 则AO绳的拉力FA OB绳的拉力FB的大小与G之间的关系为 A FA Gtan B FA C FB D FB Gcos AC 答案AC绳子OC对O点的拉力FC等于重物的重力G 将FC沿AO和BO方向分解 两个分力分别为FA FB 如图所示 可得 tan cos 又FA FA FB FB 解得FA Gtan FB 故A C正确 2 4如图所示 人曲膝下蹲时 膝关节弯曲的角度为 设此时大 小腿部的肌群对膝关节的作用力F的方向水平向后 且大腿骨 小腿骨对膝关节的作用力大致相等 那么脚掌所受地面竖直向上的弹力约为 A B C D D 答案D设大腿骨和小腿骨的作用力大小分别为F1 F2 且F1 F2 由力的平行四边形定则易知F2cos 对F2进行分解有F2y F2sin 解得F2y tan 则知脚掌所受地面竖直向上的弹力约为 D选项正确 1 分解方法 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 三 正交分解法 2 建立坐标系原则 以少分解力和容易分解力为原则 2 5受斜向上的恒定拉力作用 物体在粗糙水平面上做匀速直线运动 则下列说法正确的是 A 拉力在竖直方向的分量一定大于重力B 拉力在竖直方向的分量一定等于重力C 拉力在水平方向的分量一定大于摩擦力D 拉力在水平方向的分量一定等于摩擦力 D 答案D物体受力如图 因为物体做匀速直线运动 故所受合外力为零 则 Fcos Ff 即Ff 0 Ff FN 即FN 0 FN mg Fsin 所以mg Fsin 故只有D项符合题意 2 6如图所示 在倾角为 的固定光滑斜面上 质量为m的物体受外力F1和F2的作用 F1方向水平向右 F2方向竖直向上 若物体静止在斜面上 则下列关系正确的是 A F1sin F2cos mgsin F2 mgB F1cos F2sin mgsin F2 mgC F1sin F2cos mgsin F2 mg D F1cos F2sin mgsin F2 mg B 答案B物体的受力如图 由平衡条件得F1sin mgcos F2cos N F1cos F2sin mgsin 由 知 F2 mg 故F2 mg 故B正确 考点三 死结 和 活结 1 死结 模型 1 死结 是不可以沿绳子移动的结 2 死结 可理解为把绳子分成两段 死结 两侧的绳因 结 而变成了两根独立的绳 3 死结 分开的两段绳子上的弹力不一定相等 2 活结 模型 1 活结 是可以沿绳子移动的结点 2 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 3 活结 也可以理解为把绳子分成两段 4 活结 分开的两段绳子的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 3 1 多选 如图所示 一根细线两端分别固定在A B点 质量为m的物体上面带一个小夹子 开始时用夹子将物体固定在图示位置 OA段细线水平 OB段细线与水平方向的夹角为 45 现将夹子向左移动一小段距离 移动后物体仍处于静止状态 关于OA OB两段细线中的拉力大小 下列说法正确的是 A 移动前 OA段细线中的拉力等于物体所受的重力大小B 移动前 OA段细线中的拉力小于物体所受的重力大小C 移动后 OB段细线中拉力的竖直分量不变D 移动后 OB段细线中拉力的竖直分量变小 答案AD取O点为研究对象 受力如图所示 由图知 TOA TOBcos TOBsin mg 当 45 时 TOA mg A对 向左移动一小段距离后 O点位置下移 OB段细线中拉力的竖直分量与OA段细线中拉力的竖直分量之和等于物体所受的重力 则知OB段细线中拉力的竖直分量变小 D对 3 2如图所示 A B两物体的质量分别为mA mB 且mA mB 整个系统处于静止状态 滑轮的质量和一切摩擦均不计 如果绳一端由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 的变化情况是 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的高度升高 角不变 D 物体A的高度不变 角变小 C 答案C最终平衡时 绳的拉力F大小仍为mAg 由二力平衡可得2Fsin mBg 故 角不变 但因悬点由Q点移到P点 定滑轮左侧部分绳子变长 故物体A应升高 故C正确 3 3 多选 如图所示 轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M N上的a b两点 悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的 挂于绳上处于静止状态 如果只人为改变一个条件 当衣架静止时 下列说法正确的是 AB A 绳的右端上移到b 绳子拉力不变B 将杆N向右移