高中物理 第三章 研究物体间的相互作用 第四节 力的合成与分解课件 粤教版必修1(1).ppt

第四节 理解教材新知 把握热点考向 应用创新演练 第三章 知识点一 知识点二 考向一 考向二 随堂基础巩固 课时跟踪训练 考向三 知识点三 1 两个力合成时 如果用表示两个共点力的线段为邻边作一个平行四边形 则这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向 这个法则叫做力的平行四边形定则 2 在平行四边形中 两条邻边表示分力的大小和方向 这两条邻边所夹的对角线表示合力的大小和方向 自学教材 如果用表示两个共点力的线段为作一个平行四边形 则这两个邻边之间的就表示合力的大小和方向 这就是力的平行四边形定则 对角线 邻边 重点诠释 合力与分力间的大小关系当两分力f1 f2大小一定时 1 两力同向时合力最大 f f1 f2 方向与两力同向 2 两力方向相反时 合力最小 f f1 f2 方向与两力中较大的力同向 图3 4 1 3 两力成某一角度 时 如图3 4 1所示 三角形aoc的每一条边对应一个力 由几何知识可知 两边之和大于第三边 两边之差小于第三边 即 f1 f2 f f1 f2 因此合力大小的范围是 f1 f2 f f1 f2 4 夹角 越大 合力就越小 5 合力可以大于 等于两分力中的任何一个力 也可以小于两分力中的任何一个力 1 两个共点力的大小分别为f1 15n f2 8n 它们的合力不可能等于 a 9nb 25nc 8nd 21n解析 大小为15n和8n的共点力合力大小范围为7n f 23n 故25n不可能是其合力大小 答案为b 答案 b 自学教材 1 力的合成 已知求的过程叫做力的合成 力的合成遵守 2 计算合力的两种方法 分力 合力 力的平行四边形定则 作图法 计算法 重点诠释 1 作图法要选取统一标度 严格作出力的图示以及平行四边形 用统一标度去度量作出的平行四边形的对角线 求出合力的大小 再量出对角线与某一分力的夹角 求出合力的方向 图3 4 2 2 计算法设共点力f1 f2的夹角为 作出力的合成示意图 如图3 4 2所示 则f的大小等于oc的长度所对应的力的大小 f的方向与f1成 角 由图可看出 oc是平行四边形oacb的一条对角线 oc又是三角形oac的一条边 可见 一旦作出了力的合成示意图 就将求解合力的物理问题转化成数学的几何问题了 图3 4 3 2 一个物体受两个力作用 力f1 40n 方向向东 力f2 30n 方向向北 求这两个力的合力 答案 50n东偏北37 自学教材 1 分解的多解性一个力分解为两个分力的解不是唯一的 如果没有限制 同一个力可分解为对大小和方向都不同的分力 无数 2 分解的实效性在对一个力进行分解时 并不是任意的 一般先根据力的来确定分力的方向 再根据平行四边形定则来计算分力的大小 作用效果 重点诠释 2 下面表格是根据重力作用效果进行的分解 2 正交分解法求解三个或三个以上力的合成时 可先将力分解为同向 反向或垂直方向的分力 将矢量运算转化为代数运算求力的合成 这样 分解 的目的是为了更方便的 合成 图3 4 4 1 步骤 建立坐标系 以共点力的作用点为坐标原点 直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力落在坐标轴上 正交分解各力 将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上 并在图上注明 用符号fx和fy表示 如图3 4 4所示 在图上标出力与x轴或力与y轴的夹角 然后列出fx fy的数学表达式 与两轴重合的力不需要分解 分别求出x轴 y轴上各力的分力的合力 即 fx f1x f2x fy f1y f2y 图3 4 5 3 将一个竖直向下的40n的力分解为两个力 其中一个分力方向水平 大小为30n 那么另外一个分力的大小为 a 50nb 40nc 30nd 10n 答案 a 例1 横梁一端a插在墙壁内 另一端装有一小滑轮b 一轻绳的一端c固定于墙壁上 另一端跨过滑轮后悬挂一质量m 10kg的重物 cba 30 如图3 4 6所示 则滑轮受到绳子的作用力为多少 g取10n kg 图3 4 6 审题指导 1 同一根绳上的拉力大小处处相等 2 滑轮受到绳子的作用力有两个 拉力方向沿绳 解析 题中横梁的末端是滑轮 致使绳中的张力处处相等 以滑轮为研究对象 如图所示 悬挂重物的绳的张力t mg 100n 故小滑轮受到绳的作用力沿bc bd方向 大小都是100n cbd 120 cbf dbf 60 即 cbf是等边三角形 故f 100n 答案 100n 图3 4 7 1 如图3 4 7所示 物体受到大小相等的两个拉力作用 每个拉力都是20n 夹角是60 求这两个力的合力 答案 34 6n 方向沿f1与f2夹角的平分线 例2 如图3 4 8所示 重力为g的物体放在倾角为 的光滑斜面上 分别被垂直斜面的挡板如甲图和竖直放置的挡板如乙图挡住 试对两个图中物体的重力根据力的作用效果进行分解 作出示意图 并求出两分力的大小 图3 4 8 解析 分解示意图如图所示 甲图中两分力大小分别为 思路点拨 两种情况 物体对挡板和斜面有弹力作用 按力的作用效果进行分解 g1 gsin g2 gcos 乙图中两分力大小分别为 g1 gtan g2 g cos 答案 见解析 借题发挥 对于一个确定的物体所受的力进行分解时的思路 1 先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的方向画出平行四边形 3 根据力的平行四边形定则和所学的数学知识求出两分力的大小和方向 上例题图3 4 8乙中 在把挡板由竖直位置绕下端在竖直面内缓慢转到水平位置的过程中 重力在垂直挡板方向上的分力大小如何变化 解析 作这一过程中重力的分解如图所示 由图可知 g1先减小后增大 答案 重力在垂直挡板方向上的分力先减小后增大 例3 如图3 4 9所示 重为500n的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重为200n的物体 当绳与水平面成60 角时 物体静止 不计滑轮与绳的摩擦 求地面对人的支持力和摩擦力的大小 图3 4 9 思路点拨 解析 人与重物静止 所受合力皆为零 对重物分析得 绳的张力f1 200n 人受四个力作用 可将人所受的绳的拉力正交分解 如图所示 f1的水平分力 f1x f1cos60 100n 答案 326 8n100n 借题发挥 对正交分解法的理解 1 建系 原则 为了简化问题 应使尽可能多的力落在坐标轴上 当物体在某一方向上有明显的不平衡或有加速度 应考虑将这一方向落在坐标轴上 2 适用情况 力的正交分解法是最常用的处理力学问题的方法 当物体受多个力作用时 常用正交分解法进行力的运算 图3 4 10 2 如图3 4 10所示 质量为m的物体在恒力f作用下沿天花板做匀速直线运动 物体与天花板间动摩擦因数为 则物体受到的摩擦力的大小为 fsin fcos fsin