【优化方案】高考物理总复习 第1章第二节 力的合成与分解课件 大纲版.ppt

第二节力的合成与分解 第二节力的合成与分解 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 基础知识梳理 一 力的合成1 合力与分力 1 定义 如果一个力 跟几个力共同作用的效果相同 这一个力就叫那几个力的 那几个力就叫这个力的 2 关系 合力和分力是一种 关系 产生的效果 合力 分力 等效替代 2 共点力 作用在物体的 或作用线的 交于一点的力 3 力的合成 求几个力的 的过程 4 力的运算法则 1 平行四边形定则 求互成角度的 的合力 可以用表示这两个力的线段为邻边作 这两个邻边之间的对角线就表示合力的 和 同一点 延长线 合力 两个力 平行四边形 大小 方向 2 三角形定则 把两个矢量 从而求出合矢量的方法 如图1 2 1所示 首尾相连 图1 2 1 思考感悟 1 合力一定大于分力吗 2 作用在不同物体上的力能进行合成吗 提示 1 合力可能大于分力 可能小于分力 也可能等于分力 2 只有作用在同一物体上的共点力才能进行合成 二 力的分解1 概念 求一个力的 的过程 2 遵循的原则 定则或 定则 3 分解的方法 1 按力产生的 进行分解 2 分解 分力 平行四边形 三角形 实际效果 正交 课堂互动讲练 一 共点力合成的方法1 作图法根据两个分力的大小和方向 再利用平行四边形定则作出对角线 根据表示分力的标度去度量该对角线 对角线的长度就代表了合力的大小 对角线与某一分力的夹角就可以代表合力的方向 如图1 2 2所示 f1 45n f2 60n f合 75n 53 即合力大小为75n 与f1夹角为53 图1 2 2 图1 2 3 图1 2 4 3 夹角为120 的两等大的力的合成 如图1 2 4丙所示 由几何知识得出对角线将画出的平行四边形分为两个等边三角形 故合力的大小与分力相等 特别提醒 如合成图或分解图为菱形 应转化为直角三角形计算 1 2010年高考广东卷 图1 2 5为节日里悬挂灯笼的一种方式 a b点等高 o为结点 轻绳ao bo长度相等 拉力分别为fa fb 灯笼受到的重力为g 下列表述正确的是 a fa一定小于gb fa与fb大小相等c fa与fb是一对平衡力d fa与fb大小之和等于g 图1 2 5 解析 选b 由题意知 a b两点等高 且两绳等长 故fa与fb大小相等 b选项正确 若两绳夹角大于120 则fa fb g 若夹角小于120 则fa fb g 若夹角等于120 则fa fb g 故选项a d错 夹角为180 时 fa与fb才能成为一对平衡力 但这一情况不可能实现 故c项错 二 合力范围的确定方法1 二个共点力的合成 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 1 最大值 三个力同向时 其合力最大 为fmax f1 f2 f3 2 最小值 以这三个力的大小为边 如果能组成封闭的三角形 则其合力的最小值为零 即fmin 0 如不能 则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值 fmin f1 f2 f3 f1为三个力中最大的力 特别提醒 1 求合力时 要注意正确理解合力与分力的关系 效果关系 合力的作用效果与各分力共同的作用效果相同 它们具有等效替代性 大小关系 合力与分力谁大要视情况而定 不能形成合力总大于分力的定势思维 2 三个共点力合成时 其合力的最小值不一定等于两个较小力的和减去第三个较大的力 解析 选c 当两分力方向相反时合力最小 方向相同时合力最大 所以合力的大小满足f1 f2 f f1 f2 三 两种常用的分解方法1 力的效果分解法 1 根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向 2 再根据两个实际分力方向画出平行四边形 3 最后由平行四边形和数学知识 如正弦定理 余弦定理 三角形相似等 求出两分力的大小 2 正交分解法 1 正交分解方法把一个力分解为互相垂直的两个分力 特别是物体受多个力作用时 把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上去 然后分别求出每个方向上力的代数和 2 运用正交分解法解题的步骤 正确选择直角坐标系 通常选择共点力的作用点为坐标原点 直角坐标x y的选择应尽可能使更多的力落在坐标轴上 正交分解各力 即分别将各力投影到坐标轴上 分别求x轴和y轴上各力投影的合力fx和fy 其中fx f1x f2x f3x fy f1y f2y f3y 图1 2 6 特别提醒 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的 而正交分解法则是根据需要而采用的一种方法 其主要目的是将一般的矢量运算转化为代数运算 3 如图1 2 7所示 轻绳ao和bo共同吊起质量为m的重物 ao与bo垂直 bo与竖直方向的夹角为 oc连接重物 则 图1 2 7 解析 选ac 结点o受到的绳oc的拉力fc等于重物所受重力mg 将拉力fc沿绳ao和bo所在直线进行分解 两分力分别等于拉力fa和fb 如图所示 由力的图示解得 fa mgsin fb mgcos 经典题型探究 2011年武汉外国语学校调研 如图1 2 8所示 绳与杆均不计重力 承受力的最大值一定 a端用绞链固定 滑轮o在a点正上方 滑轮大小及摩擦均可忽略 b端吊一重物p 现施加拉力ft将b缓慢上拉 均未断 在杆达到竖直前 a 绳子越来越容易断b 绳子越来越不容易断c 杆越来越容易断d 杆越来越不容易断 图1 2 8 答案 b 规律总结 相似三角形法一般处理三力作用下且三力不构成直角三角形的平衡 动态平衡 问题 如图1 2 9所示 固定在水平面上的光滑半球 球心o的正上方固定一个小定滑轮 细绳一端拴一小球 小球置于半球面上的a点 另一端绕过定滑轮 今缓慢拉绳使小球从a点滑向半球顶点 未到顶点 则此过程中 小球对半球的压力大小fn及细绳的拉力ft大小的变化情况是 满分样板12分 如图1 2 10所示 用绳ac和bc吊起一重100n的物体 两绳ac bc与竖直方向的夹角分别为30 和45 求 绳ac和bc对物体的拉力的大小 图1 2 10 思路点拨 对物体受力分析 建立直角坐标系 然后对力进行正交分解 最后列方程求解fx 0 fy 0 解题样板规范步骤 该得的分一分不丢 以物体c为研究对象 受力分析并建立如图1 2 11所示的正交坐标系 设ac bc的拉力分别为fac fbc 由平衡条件知 图1 2 11 规律总结 一般情况下 应用正交分解建立坐标系时 应尽量使所求量 或未知量 落 在坐标轴上 这样解方程较简单 但在本题中 由于两个未知量fac和fbc与竖直方向夹角已知 所以坐标轴选取了沿水平和竖直两个方向 如图1 2 12所示 在一个半圆环上用两根细线悬挂一个重g的物体 设法使oa线固定不动 将ob线从竖直位置沿半圆环缓缓移到水平位置ob 则oa与ob线中受到的拉力fa fb的变化情况是 图解法分析动态变化问题 题型三 图1 2 12 a fa fb都增大b fa增大 fb减小c fa增大 fb先增大后减小d fa增大 fb先减小后增大 解析 因为绳结点o受到重物的拉力f 所以才使oa绳和ob绳受力 因此将拉力f分解为fa和fb 如图1 2 13所示 oa绳固定 则fa的方向不变 从ob向下靠近ob 的过程中 在