【优化方案】高考物理总复习 第二章第二节 力的合成与分解课件 新人教版必修1.ppt

第二节力的合成与分解 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 产生的效果 合力 分力 2 关系 合力和分力是一种 关系 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 等效替代 同一点 延长线 合力 1 三角形定则 把两个矢量 从而求出合矢量的方法 如图2 2 1所示 首尾 相连 图2 2 1 2 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 两个力 平行四边形 大小 方向 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 一 共点力合成的方法1 作图法 图2 2 2 从力的作用点起 按同一标度作出两个分力f1和f2的图示 再以f1和f2的图示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 如图2 2 2所示 2 解析法根据平行四边形定则作出示意图 然后利用解三角形的方法求出合力 几种特殊情况 即时应用1 图2 2 3 2012 成都模拟 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 a 三力的合力大小为f1 f2 f3 方向与f1同向 b 三力的合力大小为3f3 方向与f3同向c 三力的合力大小为2f3 方向与f3同向d 由题给条件无法求出合力大小 解析 选b 以f1和f2为邻边作平行四边形 对角线必沿f3方向 其大小f12 2f3 再与f3求合力 故f 3f3 与f3同向 所以只有b正确 二 合力范围的确定方法1 二个共点力的合成两个力大小不变时 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 即 f1 f2 f合 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 即时应用2 两个大小分别为f1和f2 f2 f1 的力作用在同一质点上 它们的合力的大小f满足 a f1 f f2 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2 2 4 特别提醒 正交分解法是根据需要而采用的一种数学方法 是将一般的矢量运算转化为代数运算 即时应用3 物块静止在固定的斜面上 分别按如图2 2 5所示的方向对物块施加大小相等的力f a中f垂直于斜面向上 b中f垂直于斜面向下 c中f竖直向上 d中f竖直向下 施力后物块仍然静止 则物块所受的静摩擦力增大的是 图2 2 5 解析 选d 四个图中的物块均处于平衡状态 都受到四个作用力 重力g 外力f 斜面的支持力fn和静摩擦力ff 建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系 如图所示 分别列出物块的平衡方程可得到 a图中ffa gsin b图中ffb gsin c图中ffc g f sin d图中ffd g f sin 图2 2 6 如图2 2 6所示 30 装置的重力和摩擦力均不计 若用f 100n的水平推力使滑块b保持静止 则工件上受到的向上的弹力多大 思路点拨 把b受到的力f和杆对工件的推力分别按实效分解 解析 对力f和杆对工件的作用力分解如图2 2 7所示 图2 2 7 名师点评 对力进行实效分解时 分析力产生的效果 确定分力的方向是能否正确解题的关键 满分样板12分 如图2 2 8所示 图2 2 8 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 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 解题样板以物体c为研究对象 受力分析并建立如图2 2 9所示的直角坐标系 图2 2 9 设ac bc的拉力分别为fac fbc 由平衡条件知 x轴 fbcsin45 facsin30 0 4分 y轴 fbccos45 faccos30 mg 0 4分 由 式得 名师归纳 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 变式训练1如图2 2 10所示 质量为m的物体放在水平桌面上 在与水平方向成 角的拉力f作用下加速往前运动 已知物体与桌面间的动摩擦因数为 则下列判断正确的是 图2 2 10 a 物体受到的摩擦力为f cos b 物体受到的摩擦力为 mgc 物体对地面的压力为mgd 物体受到地面的支持力为mg f sin 答案 d 如图2 2 11所示 两球a b用劲度系数为k1的轻弹簧相连 球b用长为l的细绳悬于o点 图2 2 11 球a固定在o点正下方 且oa之间的距离恰为l 系统平衡时绳子所受的拉力为f1 现把a b间的弹簧换成劲度系数为k2的轻弹簧 仍使系统平衡 此时绳子所受的拉力为f2 则f1与f2的大小之间的关系为 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法确定 解析 如图2 2 12所示 分析b球的受力情况 图2 2 12 b球受重力 弹簧的弹力和绳的拉力 oab与 bde相似 由于oa ob 则绳的拉力等于b球的重力 所以f1 f2 mg 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 变式训练2如图2 2 13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 图2 2 13 一端绕过定滑轮 今缓慢拉绳使小球