力的合成和分解解题技巧

1、力的合成和分解解题技巧知识清单:1.力的合成(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力(合力).力的平行四边形定那么是运用“等效观点,通过实验总结出来的共点力的合成法那么,(2)平行四边形定那么可简化成三角形定那么. 如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形, 那么这n个力的合力为零.(3)共点的两个力合力的大小范围是它给出了寻求这种“等效代换所遵循的规律.由三角形定那么还可以得到一个有用的推论：|Fi-F2| <F 合WFi+ F2(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零.2 .力的分解(1)力的

2、分解遵循平行四边形法那么,力的分解相当于对角线求邻边.(2)两个力的合力惟一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分解 为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解.(3)几种有条件的力的分解两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解.一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解.两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一.一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小 时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一.(4)用力的矢量三角形定那么分析力最小值的规律：当合力F的大小、方向及一个分力 Fi的方向时,另一个分力F2取最小值的

3、条件 是两分力垂直.如图所不,F2的最小值为：F2min = F sin OC当合力F的方向及一个分力 Fi的大小、方向时,另一个分力F2取最小值的条件是：所求分力F2与合力F垂直,如下图,F2的最小值为：F2min = FlSin 0C当合力F的大小及一个分力 Fl的大小时,另一个分力F2取最小值的条件是： 已 知大小的分力Fl与合力F同方向,F2的最小值为I F-F1 |(5)正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法.用正交分解法求合力的步骤：首先建立平面直角坐标系,并确定正方向把各个力向x轴、y轴上投影,但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正,与确 定的

4、正方向相反的为负,这样,就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向求在x轴上的各分力的代数和 Fx合和在y轴上的各分力的代数和 Fy合求合力的大小F ;(Fx合)2 (Fy合)2 Fy合 合力的万向：tana = (a为合力F与x轴的夹角)Fx合3 .物体的平衡(1)平衡状态：静止：物体的速度和加速度都等于零.匀速运动：物体的加速度为零,速度不为零且保持不变.(2)共点力作用下物体的平衡条件：合外力为零即F合=0.(3)平衡条件的推论：当物体平衡时,其中某个力必定与余下的其它的力的合力等值 反向.二.解题方法：1、共点力的合成同一直线上的两个力的合成方向相同的两个力的合成Fl 4F 合=F1

5、+F_2F2方向与互(或七)相同方向相反的两个力的合成F FlF 合=F2-_FiF 方向与巳相同同一直线上的多个力的合成通过规正方向的方法. 与正方向同向的力取正值, 与正方向相反的力取负值,然后将所有分力求和,结果为正表示合力与正方向相同,结果为负表示合力方向与正方向相反.互成角度的两个力的合成尸二二/遵循平行四边形 定那么:以两个分力为邻边的平行四边形所夹对角二.线表示这两个分力的合力.F2当两个分力F1、F2互相垂直时,合力的大小 %F1F2两个大小一定的共点力,当它们方向相同时,合力最大,合力的最大值等于两分力之和； 当它们的方向相反时,它们的合力最小,合力的最小值等于两分之差的绝对

6、值.即Fi F2 F合 |Fi F2多个共点力的合成依次合成：F1和F2合成为F12,再用F12与F3合成为F123,再用F123与F4合成,两两合成：F1和F2合成为F12, F3和F4合成为F34,再用 F12和F34合成为 F1234,将所有分力依次首尾相连,那么由第一个分力的箭尾指向最后一个分力箭头的有向线段就是 所有分力的合力.同一平面内互成120°角的共点力的合成同一平面内互成120°角的二个大小相等的共点力的合力的大小等于分力的大小,合力的方向沿两分夹角的角平分线2、有条件地分解一个力：合力和两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解.合力和一个分力的大小、

7、方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解.合力和两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一.3、用力的矢量三角形定那么分析力最小值的规律：当合力F的大小、方向及一个分力 F1的方向时,另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直.如下图,F2的最小值为：F2min=F sin a当合力F的方向及一个分力 F1的大小、方向时,另一个分力F2取最小值的条件是:所求分力F2与合力F垂直,如下图,F2的最小值为：F2min=F1sin aFl产当合力 F的大小及一个分力 F1的大小时,另一个分力 F2取最小值的条件是： 大小的分力F1与合力F同方向,F2的最小值为| F-F1 |有两种可能性.合力

8、、一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一.Fia FF2 * .有四种可能性.4、用正交分解法求合力的步骤：首先建立平面直角坐标系,并确定正方向把不在坐标轴上的各个力向 x轴、y轴上投影,但应注意的是: 与确定的正方向相同的力为正,与确定的正方向相反的为负,这样, 就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向求在x轴上的各分力的代数和 Fx合和在y轴上的各分力的代数 和Fy合求合力的大小F JFx合2Fy八2Fy八合力的方向：tan a = a为合力F与x轴的夹角Fx合5、受力分析的根本方法：1、明确研究对象：在进行受力分析时,

9、研究对象可以是某一个物体,也可以是保持相对静止的假设干个物体整体.在解决比拟复杂的问题时,灵活的选取研究对象可以使问题简洁地得到解决.研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施于研究对象的力即研究对象所受的外力,而不分析研究对象施于外界的力.2、隔离研究对象,按顺序找力.把研究对象从实际情景中别离出来,按先力,再重力,再弹力,然后摩擦力只有在有弹力的接触面之间才可能有摩擦力,最后其它力的顺序逐一分析研究对象所受的力,并画出各力的示意图.3、只画性质力,不画效果力画受力图时,只按力的性质分类画力,不能按作用效果画力,否那么将重复出现.受力分析的几点注意牢记力不能脱离物体而存在,每一个力都有一个

10、明确的施力者,如指不出施力者,意味着这个力不存在.区分力的性质和力的命名,通常受力分析是根据力的性质确定研究对象所受到的力,不能根据力的性质指出某个力后又从力的命名重复这个力结合物理规律的应用.受力分析不能独立地进行,在许多情况下要根据研究对象的运动状 态,结合相应的物理规律,才能作出最后的判断.例1.用轻绳AC与BC吊起一重物,绳与竖直方向夹角分别为30°和60.,如下图.AC绳所能承受的最大拉力为150N, BC绳所能承受的最大拉力为 100N,求能吊起的物体最大重力是多少解析：对C点受力分析如图：可知 Ta：Tb：G= J3 ：1 ： 2设AC到达最大拉力那么此时Tb =Ta-

11、3Ta= 150N ,50.3N86.6N 100N.AC绳子先断,那么此时:173.2ZT说明：此题主要考查力的平衡知识,利用力的合成法即三角形法解决.例2.如下图,轻绳AO、BO结于O点,系住一个质量为 m的物体,AO与竖直方向成 “角,BO与竖直方向成3角,开始时a+ 3 V 90°.现保持O点位置不变,缓慢地移 动B端使绳BO与竖直方向的夹角3逐渐增大, 直到BO成水平方向,试讨论这一过程中绳 AO及BO上的拉力大小各如何变化 用解析法和作图法两种方法求解O解析：以O点为研究对象,O点受三个力：Ti、T2和mg,如以下图所示,由于缓慢移动, 可认为每一瞬间都是平衡状态.1解析

12、法x 方向：T2sin 3 Tisin a = 0, (1)y 方向：Ticos a + T2cos3 mg=0.(2) 由式(1)得sinsinT2(3)式3代入式2,有mg 0,化简得sin cos .T2 T2 cossinmgsin /八T2= 4sin 讨论：由于a角不变,从式4看出：当a +90°时,随3的增大,那么 T2变小;当 + 3= 90°时,丁2到达最小值 mgsin a ;当a +90°时,随3的增大,T2变大.式4代入式3,化简得sin mgsinTi =sin sin 由于a不变,当3增大时,2作图法mg sinsin cos cos

13、sinTi 一直在增大.mgosin ctg cos由平行四边形法那么推广到三角形法那么,由于O点始终处于平衡状态,Ti、T2、mg三个力必构成封闭三角形,如图a所示,即Ti、T2的合力必与重力的方向相反,大小相等.由图b看出,mg大小、方向不变；Ti的方向不变；T2的方向和大小都改变.开始 时,a + 3 < 90.,逐渐增大3角,T2逐渐减小,当T2垂直于Ti时,即a + 3 V90°时,T2最小为mgsin a ;然后随着3的增大,T2也随之增大,但 Ti 一直在增大.说明：力的平衡动态问题一般有两种解法,利用平衡方程解出力的计算公式或作图研究,但需要指出的是作图法一般仅

14、限于三力平衡的问题.例3.光滑半球面上的小球可是为质点被一通过定滑轮的力F由底端缓慢拉到顶端的过程中如下图,试分析绳的拉力 F及半球面对小球的支持力Fn的变化情况.解析：如下图,作出小球的受力示意图,注意弹力Fn总与球面垂直,从图中可得到相似三角形.设球面半径为R,定滑轮到球面的距离为 h,绳长为L,据三角形相似得：F mgFnmgL h R M h R由上两式得：绳中张力：F mgh R R小球的支持力：,_A-ha又由于拉动过程中,h不变,R不变,L变小,所以F变小,Fn不变.说明：如果在对力利用平行四边形定那么或三角形法那么运算的过程中,力三角形与几何三角形相似,那么可根据相似三角形对应

15、边成比例等性质求解.例4.如下图,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O点为其球心,碗的内外表及碗口是光滑的.一根细线跨在碗口上,线的两端分别系有质量为mi和m2的小球,当它们处于平移状态时,质量为 m1的小球与O点的连线与水平线的夹角为a =60°.两小球的质量比m2为miB B球的质量 (2)墙所受A球的压力解析：对A受力分析如图,由平衡得T-mAg- Fsin30° = 0 Fcos30° - N = 0 B.3解析：对m2而言T m2g,3m2g mg2T - cos30m2mi,选A说明：注意研究对象的选取,利用 力平衡得到mi重力与拉力的关系,绳拉m2

16、的平衡得到拉力与 m2重力的关系,利用 mi的三mi、m2的作用力相等时联系点.例5.如下图,A、B是系在绝缘细线两端,带有等量同种电荷的小球,其中mA0.1 kg,细线总长为20cm,现将绝缘细线通过 O点的光滑定滑轮,将两球悬挂起来,两球平衡时,OA的线长等于OB的线长,A球依靠在光滑绝缘竖直墙上, B球悬线OB偏离竖直方向60 ,求:B2Fsin30° = mBg由得mB 0.2 kgN 1.732N根据牛顿第三定律可知,墙受到A球的压力为1.732N.说明：注意A、B两的联系点,绳的拉力大小相同,库仑力大小相同,方向相反.四.达标测试1 .物体受到三个共点力的作用,以下分别是

17、这三个力的大小,不可能使该物体保持平衡状态的是A. 3N , 4N, 6NB. 1N , 2N , 4NC. 2N , 4N , 6ND. 5N , 5N, 2N2 .如下图,在倾角为“的斜面上,放一个质量为m的小球,小球被竖直的木板挡住,不计摩擦,那么小球对挡板的压力大小是mgD. mgA. mg cos a B. mg tan aC. cos3 .上题中假设将木板AB绕下端点B点缓慢转动至水平位置,木板对球的弹力将A.逐渐减小B.逐渐增大C.先增大,后减小D.先减小,后增大4 .如下图,物体静止于光滑水平面 M上,力F作用于物体.点,现要使物体沿着 OO 方向做匀加速运动F和OO都在M平面

18、内,那么必须同时再加一个力Fi,这个力的最小值为CTFA. F tan 0B. F cos 0C. Fsin 0D. sin5 .水平横梁的一端 A插在墙壁内,另一端装有一小滑轮Bo 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° ,如下图,那么滑轮受到绳子的作用力为g取10m/s2A. 50N B. 50 3 N C. 100N D. 100 .3N6、2005 东城二模如下图,斜面体放在墙角附近,一个光滑的小球置于竖直墙和斜面之间,假设在小球上施加一个竖直向下的力F,小球处于静止.如果稍增大竖直向下的力F,而小球和斜面体都保持静止,

19、关于斜面体对水平地面的压力和静摩擦力的大小的以下说法：压力随力F增大而增大；压力保持不变；静摩擦力随F增大而增大；静摩擦力保持不变.其中正确的选项是：A,只有正确C,只有正确B.只有正确D.只有正确7.下面四个图象依次分别表示A、B、C、D四个物体的加速度、速度、位移和滑动摩擦力随时间变化的规律.其中可能处于受力平衡状态的物体是8.如图所不,质量为 m、横截面为直角三角形的物块ABC , / ABC = a , AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力,现物块静止不动,那么摩擦力的大小为 .9 .如下图, Ga=100N, A、B都处于静止状态,假设 A与桌面间的最大静摩擦力为30N,在

20、保持系统平衡的情况下,B的最大质量为 .10 .如图,人重500N,站在重为300N的木板上,假设绳子和滑轮的质量不计,摩擦不计, 整个系统匀速上升时,那么人对绳子的拉力为 N,人对木板的压力为 No11 .如下图,人重 300N,物体重200N,地面粗糙,无水平方向滑动,当人用 100N的 力向下拉绳子时,求人对地面的弹力和地面对物体的弹力五.综合测试1 .两个共点力的夹角.与其合力 F之间的关系如下图,那么两力的大小是A. 1N 和 4NB. 2N 和 3NC. 2.5N 和 2.5N D. 6N 和 1N2 .设有五个力同时作用在质点P,它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线

21、,如下图.这五个力中的最小力的大小为F,那么这五个力的合力等于A. 3FB. 4FC. 5FD. 6F3 .如下图,一个物体 A静止于斜面上,现用一竖直向下的外力压物体A,以下说法正确的是 A.物体A所受的摩擦力可能减小B.物体A对斜面的压力可能保持不变C.不管F怎样增大,物体 A总保持静止D.当F增大到某一值时,物体可能沿斜面下滑4. 一物体m放在粗糙的斜面上保持静止,先用水平力 但物体m仍保持静止状态的情况下,那么F推m,如图,当F由零逐渐增加物体m所受的静摩擦力逐渐减小到零物体m所受的合力逐渐增加A. B. C.物体m所受的弹力逐渐增加物体m所受的合力不变D.5 .如下图,质量为 M的木

22、楔ABC静置于粗糙水平地面上.在木楔的斜面上,有一质量为m的物块沿斜面向上做匀减速运动,设在此过程中木楔没有动,地面对木楔的摩擦力为零地面对木楔的静摩擦力水平向左地面对木楔的静摩擦力水平向右地面对木楔支持力大于M + m g那么以上判断正确的选项是 A. B. C.力的大小和方向变化情况是地面对木楔的支持力等于M + m g地面对木楔的支持力小于 M + m gD.6 .水平横梁一端 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重物,如下图,假设将 C点缓慢向上移动,那么滑轮受到绳子作用A.作用力逐渐变大,方向缓慢沿顺时针转动B.作用力逐渐变小,方

23、向缓慢沿顺时针转动C.作用力逐渐变大,方向缓慢沿逆时针转动D.作用力大小方向都不变7.如下图,A、B是两根竖直立在地上的木桩,轻绳系在两木桩不等高的 P、Q两点,C为光滑的质量不计的滑轮,当Q点的位置变化时,轻绳的张力的大小变化情况是A. Q点上下移动时,张力不变C. Q点上下移动时,张力变小B. Q点上下移动时,张力变大D.条件缺乏,无法判断8. 2005海淀二模如下图,用绝缘细绳悬吊一质量为 空间施加一匀强电场,使小球保持静止时细线与竖直方向成 m、电荷量为q的小球,在 .角,那么电场强度的最小值为A.mg sinqB.mg cosqC.mg tanqD mg cot9.跳伞运发动和伞正匀

24、速下落,运发动体重Gi,伞的重量G2,降落伞为圆顶形.830.夹角,那么每根拉线上的拉根相同的拉线均匀分布于伞边缘,每根拉线均与竖直方向成力为A.G1 D.410. 2005天津如下图,外表粗糙的固定斜面顶端安有滑轮,两物块P、Q用轻绳连接并跨过滑轮不计滑轮的质量和摩擦,P悬于空中,Q放在斜面上,均处于静止状态.当用水平向左的恒力推 Q时,P、Q仍静止不动,那么A. Q受到的摩擦力一定变小C.轻绳上拉力一定变小B. Q受到的摩擦力一定变大D.轻绳上拉力一定不变11( 2006 4国 (卷) 如图位于水平桌面上的物块 P,由跨过定滑轮的轻绳与物块 q相连'从滑轮到p和到q的两段绳都是水平

25、的.F拉p使它做匀速运动,那么 fq与p之间以及p与桌面之间的动摩擦因数都是四,两物块的质量都是四,滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计,假设用一水平向右的力的大小为12 . 一个质量为 m,顶角为“的直角斜劈和一个质量为M的木块夹在两竖直墙壁之间,不计一切摩擦,那么 M对地的压力为 ,左面墙壁对 M的压力为 .m13 .如下图,斜面倾角为“,其上放一质量为M的木板A, A上再放一质量为 m的木块B ,木块B用平行于斜面的细绳系住后, 将细绳的另一端栓在固定杆 O上.M = 2m. 此情况下,A板恰好能匀速向下滑动,假设斜面与A以及A与B间的动摩擦因数相同,试求动摩擦因数的大小求学的三个条件是：患观察、多吃苦、去叫兖加菲劳【达标测试答案】1. B提示：三力大小如符合三角形三边的关系即可.2. B提示：利用三力平衡知识求解.3. D提示：力三角形图解法.4. C提示：利用三角形求最小值.5. C提示：如图受力分析,可知拉力T=G,根据平行四边形法那么, 所以两力的合力为100N.6. A提示：整体法求出支持力大小为 m M g F ,静摩擦力大小为墙对小球的弹力大小,隔离小球求出弹力大小 mg Ftg .7. CD提示：平衡状态加速度为零,滑动摩擦力可能与其它外力平衡.8. Fsin a+ mg提示：物体静止不动,研究竖直方向受力：有重力,向上墙的静摩擦力,F在竖直方向的分力Fsin勾