高考物理一轮复习 第二章 第二节 力的合成与分解课件.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 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 产生的效果 合力 分力 等效替代 同一点 延长线 合力 4 力的运算法则 1 三角形定则 把两个矢量 从而求出合矢量的方法 如图所示 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 首尾相连 两个力 平行四边形 大小 方向 二 力的分解1 概念 求一个力的 的过程 2 遵循的法则 定则或 定则 3 分解的方法 1 按力产生的 进行分解 2 分解 三 矢量和标量1 矢量既有大小又有 的物理量 相加时遵循 定则 2 标量只有大小没有 的物理量 求和时按算术法则相加 分力 平行四边形 三角形 实际效果 正交 方向 平行四边形 方向 1 1 2013 高考上海卷改编 两个共点力f1 f2大小不同 它们的合力大小为f 则 a f1 f2同时增大一倍 f也增大一倍b f1 f2同时增加10n f也增加10nc f1增加10n f2减少10n f一定不变d 若f1 f2中的一个增大 f一定增大1 2 如图所示 f1 f2 f3恰好构成封闭的直角三角形 这三个力的合力最大的是 a c 2 将物体所受重力按力的效果进行分解 下列图中错误的是 c 3 下列各组物理量中全部是矢量的是 a 位移 速度 加速度 力b 位移 长度 速度 电流c 力 位移 速率 加速度d 速度 加速度 力 电流 a 力的合成方法及合力范围的确定 1 共点力合成的方法 1 作图法 2 计算法 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 2 合力范围的确定 1 两个共点力的合力范围 f1 f2 f f1 f2 2 三个共面共点力的合力范围 最大值 三个力同向时 其合力最大 为fmax f1 f2 f3 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 特别提醒 1 两个分力一定时 夹角 越大 合力越小 2 合力一定 两等大分力的夹角越大 两分力越大 3 合力可以大于分力 等于分力 也可以小于分力的大小 某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用 在如图所示的四种情况中 坐标纸中每格的边长表示1n大小的力 该物体所受的合外力大小正确的是 a 甲图中物体所受的合外力大小等于4nb 乙图中物体所受的合外力大小等于2nc 丙图中物体所受的合外力大小等于0d 丁图中物体所受的合外力等于0 d 思路点拨 解答本题时应把握以下两点 1 各分力之间关系特殊的 可直接根据特殊关系求合力 2 各分力之间关系不明显的 可采用正交分解法求合力 解析 甲图中 先将f1与f3合成 然后再由勾股定理求得合力大小等于5n 选项a错误 乙图中 先将f1与f3正交分解 再合成 求得合力大小等于5n 选项b错误 丙图中 可将f3正交分解 求得合力大小等于6n 选项c错误 根据三角形定则 丁图中合力等于0 选项d正确 名师归纳 1 力的大小和方向一定时 其合力也一定 2 作图法求合力 需严格用同一标度作出力的图示 作出规范的平行四边形 3 解析法求合力 只需作出力的示意图 对平行四边形的作图要求也不太严格 重点是利用数学方法求解 1 如图 用相同的弹簧秤将同一个重物m 分别按甲 乙 丙三种方式悬挂起来 读数分别是f1 f2 f3 f4 已知 30 则有 a f4最大b f3 f2c f2最大d f1比其他各读数都小解析 由平衡条件可知 f2cos mg 2f3cos mg f4 mg f1 mgtan 因此可知选项a b d错误 正确选项为c c 力的两种分解方法 1 效果分解 1 把力按实际效果分解的一般思路 2 力的效果分解的实例分析 重力分解为使物体沿斜面向下的力f1 mgsin 和使物体压紧斜面的力f2 mgcos 2 正交分解法 1 定义 将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法 2 建立坐标轴的原则 一般选共点力的作用点为原点 在静力学中 以少分解力和容易分解力为原则 即尽量多的力在坐标轴上 在动力学中 以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系 3 方法 物体受到多个力作用f1 f2 f3 求合力f时 可把各力沿相互垂直的x轴 y轴分解 2014 厦门高三检测 在科学研究中 可以用风力仪直接测量风力的大小 其原理如图所示 仪器中一根轻质金属丝下悬挂着一个金属球 无风时 金属丝竖直下垂 当受到沿水平方向吹来的风时 金属丝偏离竖直方向一个角度 风力越大 偏角越大 通过传感器 就可以根据偏角的大小测出风力的大小 求风力大小f跟金属球的质量m 偏角 之间的关系 思路点拨 根据力的实际效果或正交分解法求解 解析 法一 力的效果分解法 重力有两个作用效果 使金属球抵抗风的吹力和使金属丝拉紧 所以可以将重力沿水平方向和金属丝的方向进行分解 如图甲所示 由几何关系可得f f mgtan 法二 正交分解法 以金属球为坐标原点 取水平方向为x轴 竖直方向为y轴 建立坐标系 如图乙所示 根据平衡条件有fx合 tsin f 0fy合 tcos mg 0解得f mgtan 答案 f mgtan 名师归纳 解答力的分解问题时应注意的问题 1 选取原则 选用哪一种方法进行力的分解要视情况而定 一般来说 当物体受到三个或三个以下的力时 常利用三角形法或按实际效果进行分解 若这三个力中 有两个力互相垂直 可选用正交分解法 当物体受到三个以上的力时 常用正交分解法 2 正交分解的技巧 一般情况下 应用正交分解法建立坐标系时 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 2 2014 福建六校联考 某压榨机的结构示意图如图所示 其中b为固定铰链 若在a铰链处作用一垂直于壁的力f 则由于力f的作用 使滑块c压紧物体d 设c与d光滑接触 杆的重力及滑块c的重力不计 图中a 0 5m b 0 05m 则物体d所受压力的大小与力f的比值为 a 4b 5c 10d 1 b 辅助图法求解力的合成 分解问题 范例 2012 高考上海卷 已知两个共点力的合力为50n 分力f1的方向与合力f的方向成30 角 分力f2的大小为30n 则 a f1的大小是唯一的b f2的方向是唯一的c f2有两个可能的方向d f2可取任意方向 c 解析 作合力的图示如图 然后以合力f的末端为圆心 以f2的大小 30n 为半径画圆弧 因为f2 30n fsin30 所以圆弧与分力f1的作用线有两个交点 所以f2的方向和f1的大小就有两种可能 因此c正确 总结提升 对力分解的唯一性判断 分力最小值的计算以及合力与分力夹角最大值的计算 当力的大小不变方向改变时 通常采取作图法 优点是直观 简捷 3 两个共点力大小分别为f1 10n f2 5n 两力方向夹角可在0 180 连续变化 求