高一物理力、力的合成与分解北师大版知识精讲

用心 爱心 专心 高一物理高一物理力 力的合成与分解力 力的合成与分解北师大版北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 力 力的合成与分解 力学中常见的三种力 重力 弹力 摩擦力 力的合成与分解 二 重点 难点 弹力 摩擦力的方向确定 大小的计算 力的合成 分解规律 三 内容概述 1 弹力 物体由于发生弹性形变而产生的力 弹力的方向 总是与形变的方向相反 例如 压力 支持力的方向垂直于接触面 指 向被压或被支持的物体 绳的拉力方向总是沿着绳指向绳收缩的方向 弹力的大小 一般情况下应根据物体所处的运动状态 利用平衡条件或牛顿运动定律 来计算 若是弹簧 在弹性限度内可根据胡克定律来计算 注意 有接触并不一定有弹力产生 还要求有挤压 有弹性形变 2 摩擦力 相互接触的物体间由于发生相对运动或具有相对运动趋势而产生的力 1 静摩擦力 静摩擦力大小可在 0 与 fm之间变化 一般应根据物体所处的运动状 态由平衡条件或牛顿运动定律来计算 静摩擦力的方向与物体相对运动趋势的方向相反 2 F 滑动摩擦力 滑动摩擦力的大小根据计算 滑动摩擦力的方 向与物体的相对运动方向相反 注意 为动摩擦因数 无单位 N 为接触面上的正压力 不一定等于物体的重力 滑动摩擦力的大小只由决定 与物体的运动状态 受力情况以及接触 面的面积均无关 3 力的合成与分解都符合平行四边形定则 合力与分力是等效替代的关系 1 力的合成 合力大小范围 合力可能比两分力都大 也可能 FFFFF 1212 都小 还可以比一个大 比另一个小 在两个分力大小一定时 随两分力夹角增加 而合力减小 2 力的分解 分解原则 要按力的实际效果分解 例 下图中小球重力的分解 用心 爱心 专心 图 1 图 2 基本类型 已知合力和两个分力方向可唯一确定两个分力大小 已知合力和一个分 力大小 方向 可求另一个分力大小和方向 已知合力 F 和一个分力 F1大小 另一个分力 F2方向 可求 F1方向和 F2大小 但解不唯一 如图 3 已知 F 5N F1 2N F2方向如 虚线所示 求 F1方向 F2大小 图 3 由图 3 可知 F1有两种可能方向 F1 F1 而 F2也有两种可能大小 F2 F2 具体 可用标度测量得出 典型例题典型例题 例 1 如图 所示 在的水平面上向右运动的物体 质量为 在运动1 120kg 过程中 还受到一个水平向左的大小为 10N 的拉力的作用 则物体受到的滑动摩擦力为 g 10m s2 图 1 A 10N 向右B 10N 向左 C 20N 向右D 20N 向左 解析 解析 由 可求出滑动摩擦力大小为 fNfNN 0120020 又因为物体受 F 作用仍减速向右运动 所以地面对其摩擦力方向向左 用心 爱心 专心 所以正确选项为 D 例 2 如图 2 所示 物体 A B C 叠放在水平地面上 用水平力 F1 5N F2 8N 分别作 用在 B C 上 三个物体仍保持静止状态 那么 A 与 B B 与 C C 与地面的静摩擦力的 大小分别为 图 2 A 5N 0N 8NB 0N 5N 8N C 0N 5N 3ND 0N 0N 3N 解析 解析 该题目考查整体与局部关系 以及平衡知识 首先以 A B C 为整体 竖直方向重力与支持力平衡 水平方向 F2 F1 且 F2 F1 3N 向左 所以地面对整体 摩擦力为 3N 方向向右 其次以 AB 为整体可得 C 对 B 摩擦力向左 大小为 fCB F1 5N 最后对 A 分析 因为 A 不受其它外力 F 无运动趋势 所以其受摩擦力为零 正确选 项 C 例 3 如图 3 所示 位于斜面上的木块在沿斜面向上的力 F 作用下 处于静止状态 则 斜面作用于物体的静摩擦力 图 3 A 方向可能沿斜面向上 B 方向可能沿斜面向下 C 大小可能等于零 D 大小可能等于 F 用心 爱心 专心 解析 解析 以斜面上物体为研究对象 可对其受到的重力按效果分解 受力分析如图 讨论 1 若 F G1 物体相对斜面无运动趋势 静摩擦力 f 0 2 若 F G1 物体有沿斜面向上运动趋势 静摩擦力沿斜面向下 有 f mgsin F 3 若 F G1 物体有沿斜面向下运动趋势 静摩擦力沿斜面向上 有 mgFfsin 当时 fFFmg 1 2 sin 综上所述 正确选项为 A B C D 例 4 如图 4 所示 在一粗糙水平面上有两个质量分别为 m1和 m2的木块 1 和 2 中间用 一原长为 劲度系数为 的轻弹簧连结起来 木块与地面间的滑动摩擦因数为 lk 现用一水平力向右拉木块 2 当两木块一起匀速运动时两木块之间的距离是 图 4 A l k m gB l k mmg 112 C l k m gD l k m m mm g 2 12 12 解析 解析 m1 m2均向右匀速运动 所以它们受摩擦力向左 因 m1受力较为简单 对其受力分 析可知 ffkxm gx m g k x 弹摩 即 所以 为弹簧伸长量 所以弹簧长度为 1 1 llxll m g k 现原现 即 1 正确选项 A 用心 爱心 专心 例 5 一物体质量为 放在水平地面上 物体与地面的动摩擦因数为 若m 对物体施一与水平方向成 角的拉力作用 图 5 但物体没动 则物体受的摩擦力大小 等于 图 5 A cosFB F CmgDmgF sin 解析 解析 物体受力 F 作用下匀速运动 按效果将 F 分解 可得 竖直方向 NFmg sin 水平方向 Ffcos 由可得 fNfmgF sin 正确选项 BD 扩展 若 F 与水平方向成 角 斜向下推木箱 使其匀速运动 则摩擦力 f 大小等于 多少 同理 或fFfNmgF cos sin 模拟试题模拟试题 1 在力的合成中 已知的两个分力大小不等 则 A 合力一定大于每个分力 B 合力可能同时垂直于两个分力 C 合力的方向可能与一个分力的方向相反 D 两个分力的夹角 在 0 到 180 之间变化时 角越小 合力越大 2 把一个已知的力 F 分解为不在一条直线上的两个分力 F1和 F2 那么 A 只要知道 F1和 F2的方向 就一定能求出它们的大小 B 只要知道 F1和 F2的大小 就一定能求出它们的方向 C 只要知道 F1的大小和方向 就一定能求出 F2的大小和方向 D 只要知道 F1的大小和 F2的方向 就一定能确定 F1的方向 3 一个已知力 F 10N 把 F 分解为 F1和 F2两个分力 已知分力 F1与 F 的夹角为 30 则 F2的大小 A 一定小于 10NB 可能等于 10N 用心 爱心 专心 C 可能等于 0D 最小等于 6N 4 如图 1 所示 把一质量分布均匀的光滑球放在竖直墙 ab 与板 cd 之间静止 cd 与 ab 夹角为 把球受到的重力 G 分解为垂直于 ab 的分力 G1和垂直于 cd 的分力 G2 若把板 的 d 端缓慢向上移 使 角减少一些 则 G1与 G2大小的变化情况是 图 1 A GG 12 变大 变大 B GG 12 变大 变小 C GG 12 变小 变大 D GG 12 变小 变小 5 质量为 M 的木块 置于水平面上 物体受到水平方向的恒力 F1 4N F2 8N 处于静止 状态 如图 2 所示 则 图 2 A 木块受到的静摩擦力方向水平向右 B 如去掉 F2 木块一定处于静止状态 C 如去掉 F1 木块可能处于静止状态 D 如将 F1增大到 15N 木块可能运动起来 6 水平桌面上放着一个质量为 10kg 的木块 1 若加水平向右的拉力 F 27N 时 刚好拉动木块 求木块所受的最大静摩擦力 2 若水平拉力 F 25N 时 木块刚好匀速前进 求动摩擦因数 3 若木块静止时 加水平推力 F 26N 时 木