高考物理总复习 第2章 第3课时 力的合成与分解 受力分析课件.ppt

第3课时力的合成与分解受力分析 导学目标 1 会用平行四边形定则进行力的合成与分解 2 会用正交分解法进行力的合成与分解 3 学会进行受力分析的一般步骤和方法 一 力的合成 基础导引 1 有两个力 一个是10n 一个是2n 它们的合力有可能等于5n 10n 15n吗 合力的最大值是多少 最小值是多少 答案 只可能为10n12n8n 2 两个力互成30 角 大小分别是90n和120n 通过作图求出合力的大小和方向 如果这两个力的大小不变 两力间的夹角变为150 通过作图求出合力的大小和方向 答案 3 两个力f1和f2间的夹角为 两力的合力为f 以下说法是否正确 1 若f1和f2大小不变 角越小 合力f就越大 2 合力f总比分力f1和f2中的任何一个力都大 3 如果夹角 不变 f1大小不变 只要f2增大 合力f就必然增大 答案 1 正确 2 错误 3 错误 知识梳理 1 合力与分力 1 定义 如果一个力的 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 逻辑关系 合力和分力是一种 关系 2 共点力 作用在物体上的 或作用线的 交于一点的力 3 力的合成 求几个力的 的过程或方法 作用效果 合力 分力 等效替代 力的作用线 反向延长线 合力 4 力的合成 1 平行四边形定则 定义 如果用表示两个 的线段为邻边作一个平行四边形 则这两个邻边之间的 就表示合力的大小和方向 例如 求两个互成角度的共点力f1 f2的合力 可以用表示f1 f2的有向线段为 作平行四边形 平行四边形的 在两个有向线段f1 f2之间 就表示合力的 和 如图1甲所示 共点力 对角线 邻边 对角线 大小 方向 2 三角形定则 求两个互成角度的共点力f1 f2的合力 可以把表示f1 f2的线段 顺次相接地画出 把f1 f2的另外两端连接起来 则此连线就表示 的大小和方向 如图乙所示 首尾 合力 思考 两个共点力f1 f2的合力随两力的夹角如何变化 合力的最大值与最小值分别为多大 答案 两个力大小不变时 其合力随两分力夹角的增大而减小 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 二 力的分解 基础导引 1 一个竖直向下的180n的力分解为两个分力 一个分力在水平方向上且等于240n 求另一个分力的大小和方向 2 已知力f的大小和方向 在以下三种条件下 如图2所示 通过作图求两个分力f1和f2 1 图甲 已知两个分力的方向 即图中 和 求两力的大小 2 图乙 已知分力f1的大小和方向 求另一个分力f2的大小和方向 3 图丙 已知f1的方向和f2的大小 求f1的大小和f2的方向 以上三种情况的解是否都是唯一的 答案 如下图所示 甲 乙两种情况的解是唯一的 而丙有两解 知识梳理 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 思考 合力一定大于分力吗 答案 合力可能大于分力 也可能等于或小于分力 分力 平行四边形 三角形 实际效果 正交 三 受力分析 基础导引 画出下列物体a 均处于静止状态 所受力的示意图 答案 知识梳理 1 定义 把指定物体 或研究对象 在特定的物理环境中受到的所有外力都分析出来 并画出物体 的示意图的过程 2 受力分析的一般顺序先分析 重力 电场力 磁场力 再分析 弹力 摩擦力 最后分析其他力 受力 场力 接触力 思考 受力分析的步骤是怎样的 答案 1 首先确定研究对象 2 然后根据力的概念 从物体所处的环境以及与其他物体的联系入手 按重力 弹力 摩擦力及其他力等顺序依次分析 3 最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态 考点解读 1 按力的实际效果分解按力的实际效果求分力的方法 先根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向 再根据两个实际分力的方向画出平行四边形 并由平行四边形定则求出两个分力的大小 考点一力的分解方法 2 按问题的需要进行分解 1 已知合力的大小和方向以及两个分力的方向 可以唯一地作出力的平行四边形 对力f进行分解 其解是唯一的 2 已知合力和一个分力的大小与方向 力f的分解也是唯一的 3 已知一个分力f1的方向和另一个分力f2的大小 对力f进行分解 则有三种可能 f1与f的夹角为 如图3所示 f2 fsin 时无解 f2 fsin 或f2 f时有一组解 fsin f2 f时有两组解 方法提炼将力按实际效果分解的一般思路 例2 2014 武汉月考 f1 f2是力f的两个分力 若f 10n 则下列不可能是f的两个分力的是 a f1 10n f2 10nb f1 20n f2 20nc f1 2n f2 6nd f1 20n f2 30n解析本题考查合力和分力之间的关系 合力f和两个分力f1 f2之间的关系为 f1 f2 f f1 f2 则应选c 答案c 跟踪训练2关于一个力的分解 下列说法正确的是 a 已知两个分力的方向 有唯一解b 已知两个分力的大小 有唯一解c 已知一个分力的大小和方向 有唯一解d 已知一个分力的大小和另一个分力方向 有唯一解 答案 ac 解析 由力分解的矢量三角形法则可知 对一个确定的力进行分解时 若已知两个力的方向 或者一个分力的大小与方向 则力的分解是唯一的 a c正确 若已知一个分力的大小与另一个分力的方向 则分解的可能性有唯一解 无解和两解三种情况 考点解读 1 定义 把各个力沿相互垂直的方向分解的方法 用途 求多个共点力的合力时 往往用正交分解法 考点二正交分解法 典例剖析 例3物块静止在固定的斜面上 斜面倾角为 分别按图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 解析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f 建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系 如下图所示 分别列出物块的平衡方程可得到 a图中fa gsin b图中fb gsin c图中fc g f sin d图中fd g f sin 答案d 方法提炼应用正交分解法须注意 1 一般用于三个以上的力作用时 2 选取坐标轴时应做到尽量让更多的力落在坐标轴上 尽量少分解力 跟踪训练3 2015 九江模拟 如图7所示 静止在水平地面上的木箱 受到一个方向不变的斜向上的拉力f作用 当这个力从零开始逐渐增大 在木箱离开地面前 它受到的摩擦力将 a 逐渐增大b 逐渐减小c 先逐渐增大 后又减小d 先逐渐减小 后又增大 答案 c 解析 木箱没有运动前 受到的摩擦力为静摩擦力 设拉力f与水平方向的夹角为 则f1 fcos 随着f的增大 摩擦力也增大 当木箱运动后 木箱受到的摩擦力为滑动摩擦力 且f2 fn mg fsin 随着f的增大 摩擦力减小 综上可知c正确 考点解读 1 受力分析在中学物理中具有相当重要的地位 无论是牛顿运动定律 还是机械能守恒 电场 磁场问题都离不开受力分析 解决上述问题的基础是对物体进行正确的受力分析 2 正确选取研究对象是受力分析的关键 受力分析的对象可以是一个物体或物体的一部分 也可以是几个物体组成的系统 还可以是某一个结点或交点 考点三物体的受力分析 典例剖析 例4一根光滑杆弯成半圆形 杆上串着质量为m的小球 用细绳系于杆的一端 如图8所示 测得细绳与水平面的夹角为30 设细绳对小球的拉力为ft 球所受杆的弹力为fn 则 答案c 方法提炼受力分析的基本思路 跟踪训练4如图9 一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成 其上放一球 球与水平面的接触点为a 与斜面的接触点为b 当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时 下列结论正确的是 a 球在a b两点处一定都受到支持力b 球在a点一定受到支持力 在b点处一定不受支持力c 球在a点一定受到支持力 在b点处不一定受到支持力d 球在a点处不一定受到支持力 在b点处也不一定受到支持力 答案 d 解析 若球与车一起水平匀速运动 则球在b处不受支持力作用 若球与车一起水平向左匀加速运动 则球在a处的支持力可能为零 故d正确 2 尖劈模型的应用 解析分析托盘和劈的受力 如图甲 乙所示 托盘受向下的重力f3 mg 劈对滚轮的支持力f1 圆孔的约束力f2 劈受两个滚轮的作用力f4 f5 细线的拉力f6 mg 方法提炼尖劈对力有 放大 作用 实际生活中的 刀 斧 等工具都是这种 放大 作用的应用 对劈两面上的作用力按实际效果分解可以看到 劈尖角越小 这种 放大 作用越明显 答案 750n