高考物理一轮复习 专题2.3 力的合成与分解教学案 新人教版.doc

2016高考物理一轮复习 专题2.3 力的合成与分解教学案 新人教版【2016考纲解读】1.能对物体进行正确的受力分析；2.知道共点力的平衡条件；3.掌握共点力作用下物体的平衡问题的处理方法.【重点知识梳理】一共点力物体同时受几个力的作用，如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫共点力能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。二、平衡状态物体保持静止或匀速运动状态（或有固定转轴的物体匀速转动）注意：这里的静止需要二个条件，一是物体受到的合外力为零，二是物体的速度为零，仅速度为零时物体不一定处于静止状态，如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻，物体速度为零，但物体不是处于静止状态，因为物体受到的合外力不为零共点力的平衡：如果物体受到共点力的作用，且处于平衡状态，就叫做共点力的平衡。共点力的平衡条件：为使物体保持平衡状态，作用在物体上的力必须满足的条件，叫做两种平衡状态：静态平衡v=0;a=0 动态平衡v0;a=0 瞬时速度为0时,不一定处于平衡状态. 如:竖直上抛最高点.只有能保持静止状态而加速度也为零才能认为平衡状态.物理学中的“缓慢移动”一般可理解为动态平衡。三、共点力作用下物体的平衡条件（1）物体受到的合外力为零即f合=0 其正交分解式为f合x=0 ；f合y=0（2）某力与余下其它力的合力平衡（即等值、反向）。二力平衡：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上，并作用于同一物体(要注意与一对作用力与反作用力的区别)。三力平衡：三个力的作用线(或者反向延长线)必交于一个点,且三个力共面.称为汇交共面性。其力大小符合组成三解形规律。三个力平移后构成一个首尾相接、封闭的矢量形；任意两个力的合力与第三个力等大、反向(即是相互平衡)推论：非平行的三个力作用于物体而平衡，则这三个力一定共点。几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力（一个力）的合力一定等值反向三力汇交原理：当物体受到三个非平行的共点力作用而平衡时，这三个力必交于一点；说明：物体受到n个共点力作用而处于平衡状态时,取出其中的一个力,则这个力必与剩下的（n-1）个力的合力等大反向。若采用正交分解法求平衡问题，则其平衡条件为：fx合=0，fy合=0；求解平衡问题的一般步骤：选对象，画受力图，建坐标，列方程。四、平衡的临界问题由某种物理现象变化为另一种物理现象或由某种物理状态变化为另一种物理状态时，发生转折的状态叫临界状态，临界状态可以理解为“恰好出现”或“恰好不出现”某种现象的状态。平衡物体的临界状态是指物体所处的平衡状态将要发生变化的状态。往往利用“恰好出现”或“恰好不出现”的条件。五、平衡的极值问题极值是指研究平衡问题中某物理量变化情况时出遭到的最大值或最小值。可分为简单极值问题和条件极值问题。题型一 整体法和隔离法的应用例1、如图233所示，质量为m的正方体和质量为m的正方体放在两竖直墙和水平面间，处于静止状态m与m相接触的边与竖直方向的夹角为，若不计一切摩擦，求：(1)水平面对正方体m的弹力大小；(2)墙面对正方体m的弹力大小题型二 平衡中的临界和极值问题例2、物体a的质量为2 kg，两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上，另一端系于物体a上，在物体a上另施加一个方向与水平线成角的拉力f，相关几何关系如图236所示，60.若要使两绳都能伸直，求拉力f的大小范围(g取10 m/s2)【高频考点突破】考点1、物体的受力分析物体的受力分析是解决力学问题的基础，同时也是关键所在，一般对物体进行受力分析的步骤如下：1明确研究对象.在进行受力分析时，研究对象可以是某一个物体，也可以是保持相对静止的若干个物体.在解决比较复杂的问题时，灵活地选取研究对象可以使问题简化.研究对象确定以后，只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力（既研究对象所受的外力），而不分析研究对象施予外界的力.2按顺序找力.必须是先场力（重力、电场力、磁场力），后接触力；接触力中必须先弹力，后摩擦力（只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力）.3画出受力示意图，标明各力的符号4需要合成或分解时，必须画出相应的平行四边形 【例1】如图所示，物体a靠在竖直墙面上，在力f作用下，a、b保持静止.物体b的受力个数为（ ）a2 b3 c4 d5【规律总结】进行受力分析时必须首先确定研究对象，再分析外界对研究对象的作用，本题还可以分析a的受力。考点2、共点力作用下的物体的平衡【例2】如图所示，猎人非法猎猴，用两根轻绳将猴子悬于空中，猴子处于静止状态.以下相关说法正确的是（ ）a猴子受到三个力的作用b绳拉猴子的力和猴子拉绳的力相互平衡c地球对猴子的引力与猴子对地球的引力是一对作用力和反作用力d人将绳子拉得越紧，猴子受到的合力越大考点3、 共点力平衡的处理方法 1三力平衡的基本解题方法 （1）力的合成、分解法： 即分析物体的受力，把某两个力进行合成，将三力转化为二力，构成一对平衡力，二是把重力按实际效果进行分解，将三力转化为四力，构成两对平衡力.（2）相似三角形法: 利用矢量三角形与几何三角形相似的关系，建立方程求解力的方法应用这种方法，往往能收到简捷的效果2.多力平衡的基本解题方法：正交分解法 利用正交分解方法解体的一般步骤：（1）明确研究对象；（2）进行受力分析；（3）建立直角坐标系，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上，将不在坐标轴上的力正交分解；（4）x方向，y方向分别列平衡方程求解.【例3】如图所示，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，如图所示.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n及细绳的拉力t大小的变化情况是 （ ）a.n变大，t变大 b.n变小，t变大c.n不变，t变小 d.n变大，t变小【解析】对a进行受力分析，如图所示，力三角形afn与几何三角形oba相似，由相似三角形对应边成比例，解得n不变，t变小.【答案】c【规律总结】相似三角形法是解平衡问题时常遇到的一种方法，解题的关键是正确的受力分析，寻找力的矢量三角形和结构三角形相似.【例4】倾角为的斜面上有质量为m 的木块，它们之间的动摩擦因数为.现用水平力f推动木块，如图所示，使木块恰好沿斜面向上做匀速运动.若斜面始终保持静止，求水平推力f的大小.【规律总结】多力平衡问题宜采用正交分解法，采用正交分解法时，建立坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上.考点4 、动态平衡 【例5】如图所示，在固定的、倾角为斜面上，有一块可以转动的夹板（不定），夹板和斜面夹着一个质量为m的光滑均质球体，试求：取何值时，夹板对球的弹力最小.【解析】解法一：图解法对球体进行受力分析，然后对平行四边形中的矢量g和n1进行平移，使它们构成一个三角形，如图的左图和中图所示.【规律总结】求解三个力的动态平衡问题，一般是采用图解法，即先做出两个变力的合力（应该与不变的那个力等大反向）然后过合力的末端画方向不变的那个力的平行线，另外一个变力的末端必落在该平行线上，这样就能很直观的判断两个变力是如何变化的了，如果涉及到最小直的问题，还可以采用解析法，即采用数学求极值的方法求解.考点5、连接体的平衡问题【例6】有一个直角支架aob，ao水平放置，表面粗糙， ob竖直向下，表面光滑.ao上套有小环p，ob上套有小环q，两环质量均为m，两环由一根质量可忽略、不可伸长的细绳相连，并在某一位置平衡，如图所示.现将p环向左移一小段距离，两环再次达到平衡，那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较，ao杆对p环的支持力fn和摩擦力f的变化情况是 （ ）oabpq afn不变，f变大 bfn不变，f变小cfn变大，f变大 dfn变大，f变小【经典考题精析】【 高考在线】1【2014山东卷】 如图所示，用两根等长轻绳将木板悬挂在竖直木桩上等高的两点，制成一简易秋千某次维修时将两轻绳各剪去一小段，但仍保持等长且悬挂点不变木板静止时，f1表示木板所受合力的大小，f2表示单根轻绳对木板拉力的大小，则维修后()af1不变，f2变大bf1不变，f2变小cf1变大，f2变大df1变小，f2变小2.【2014重庆卷】 (2)为了研究人们用绳索跨越山谷过程中绳索拉力的变化规律，同学们设计了如题6图3所示的实验装置，他们将不可伸长的轻绳的两端通过测力计(不计质量及长度)固定在相距为d的两根立柱上，固定点分别为p和q，p低于q，绳长为l(lpq)题6图3他们首先在绳上距离p点10 cm处(标记为c点)系上质量为m的重物(不滑动)，由测力计读出绳pc、qc的拉力大小tp和tq.随后，改变重物悬挂点c的位置，每次将p点到c点的距离增加10 cm，并读出测力计的示数，最后得到tp、tq与绳长pc的关系曲线如题6图4所示由实验可知：题6图4曲线中拉力最大时，c点与p点的距离为_cm，该曲线为_(选填“tp”或“tq”)的曲线在重物从p移到q的整个过程中，受到最大拉力的是_(选填“p”或“q”)点所在的立柱在曲线、相交处，可读出绳的拉力t0_ n，它与l、d、m和重力加速度g的关系为t0_3【2014江苏卷】 小明通过实验验证力的平行四边形定则(1)实验记录纸如题111图所示，o点为橡皮筋被拉伸后伸长到的位置，两弹簧测力计共同作用时，拉力f1和f2的方向分别过p1和p2点；一个弹簧测力计拉橡皮筋时，拉力f3的方向过p3点三个力的大小分别为：f13.30 n、f23.85 n和f34.25 n请根据图中给出的标度作图求出f1和f2的合力(题111图)(2)仔细分析实验，小明怀疑实验中的橡皮筋被多次拉伸后弹性发生了变化，影响实验结果他用弹簧测力计先后两次将橡皮筋拉伸到相同长度，发现读数不相同，于是进一步探究了拉伸过程对橡皮筋弹性的影响实验装置如题112图所示，将一张白纸固定在竖直放置的木板上，橡皮筋的上端固定于o点，下端n挂一重物用与白纸平行的水平力缓慢地移动n，在白纸上记录下n的轨迹重复上述过程，再次记录下n的轨迹(题112图)(题113图) 两次实验记录的轨迹如题113图所示过o点作一条直线与轨迹交于a、b两点，则实验中橡皮筋分别被拉伸到a和b时所受拉力fa、fb的大小关系为_(3)根据(2)中的实验，可以得出的实验结果有_(填写选项前的字母)a橡皮筋的长度与受到的拉力成正比b两次受到的拉力相同时，橡皮筋第2次的长度较长c两次被拉伸到相同长度时，橡皮筋第2次受到的拉力较大d两次受到的拉力相同时，拉力越大，橡皮筋两次的长度之差越大 (4)根据小明的上述实验探究，请对验证力的平行四边形定则实验提出两点注意事项（2013重庆卷）如图所示，某人静躺在椅子上，椅子的靠背与水平面之间有固定倾斜角.若此人所受重力为g，则椅子各部分对他的作用力的合力大小为()agbgsincgcos dgtan（2013天津卷）如图所示，小球用细绳系住，绳的另一端固定于o点现用水平力f缓慢推动斜面体，小球在斜面上无摩擦地滑动，细绳始终处于直线状态，当小球升到接近斜面顶端时细绳接近水平，此过程中斜面对小球的支持力fn以及绳对小球的拉力ft的变化情况是()afn保持不变，ft不断增大bfn不断增大，ft不断减小cfn保持不变，ft先增大后减小dfn不断增大，ft先减小后增大（2013四川卷）在如图所示的竖直平面内，物体a和带正电的物体b用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的m点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行劲度系数 k5 n/m的轻弹簧一端固定在o点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环d与a相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，dm垂直于斜面水平面处于场强e5104 n/c、方向水平向右的匀强电场中已知a、b的质量分别为ma0.1 kg和mb0.2 kg，b所带电荷量q4106c.设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，b电量不变取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.(1)求b所受静摩擦力的大小；(2)现对a施加沿斜面向下的拉力f，使a以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动a从m到n的过程中，b的电势能增加了ep0.06 j已知dn沿竖直方向，b与水平面间的动摩擦因数0.4.求a到达n点时拉力f的瞬时功率（2013山东卷）如图所示，用完全相同的轻弹簧a、b、c将两个相同的小球连接并悬挂，小球处于静止状态，弹簧a与竖直方向的夹角为30，弹簧c水平，则弹簧a、c的伸长量之比为()a.4b4c12d21（2013广东卷）如图所示，物体p静止于固定的斜面上，p的上表面水平现把物体q轻轻地叠放在p上，则()ap向下滑动bp静止不动cp所受的合外力增大dp与斜面间的静摩擦力增大（2013福建卷）质量为m、长为l的杆水平放置，杆两端a、b系着长为3l的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环已知重力加速度为g，不计空气影响(1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图甲，求绳中拉力的大小；(2)若杆与环保持相对静止，在空中沿ab方向水平向右做匀加速直线