力的等效和替代

1、精选文档第九讲 力的等效和替代一、课前热身1、在做“验证力的平行四边形定则”的试验时，橡皮条的一端固定在木板上，用两只弹簧测力计把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点，则下列说法中正确的是（ ）A同一次试验中，O点位置不允许变动B试验中，只需记录弹簧测力计的读数和O点的位置C试验中，把橡皮条的另一端拉到O点时，两只弹簧测力计之间的夹角必需取90°D试验中，要始终将其中一只弹簧测力计沿某一方向拉到最大量程，然后调整另一只弹簧测力计拉力的大小和方向，把橡皮条另一端拉到O点2、下列说法中错误的是（ ）A力的合成遵循平行四边形定则B一切矢量的合成都遵循平行四边形定则C以两个分力为邻边的平行四边形

2、的两条对角线都是它们的合力D与两个分力共点的那一条对角线所表示的力是它们的合力3、有三个共点力，大小分别是14N、10N、5N，其合力的最小值为（ ）A0B3NC5ND1N图14、将质量为m的长方形木块放在水平桌面上，用与水平方向成角的斜向右上方的力F拉着木块向右运动，如图1所示，则（ ）A力F的水平分力为Fcos ，等于木块受的摩擦力B力F的竖直分力为Fsin ，它使物体m对桌面的压力比mg小C力F的竖直分力为Fsin ，它不影响物体对桌面的压力D力F与木块重力mg的合力方向可以竖直向上F2F1G图2A5、如图2，某同学把放在斜面上的木箱的重力分解为F1和F2两个力，F1平行于斜面对下，F2

3、垂直于斜面对下，下列关于这两个力的说法中，正确的是（ ）AF1是木箱受的力 BF2是斜面受的压力CF2是木箱受的力 D斜面受的压力与F2大小相等二、考纲考点知 识 点要求程度矢量与标量力的合成与分解三、学习目标1、通过“验证力的平行四边形定则”初步体会等效替代的物理思想。2、进一步理解矢量和标量的概念，把握力的平行四边形定则，会用作图法和几何学问计算合力。3、知道什么是力的分解，了解力的分解的一般方法。四、学习过程（一）力的等效和替代1、影响力的作用效果是指力的三要素：分别为力的 、 、 。 2、假如几个力都作用在物体的 ，或者几个力的作用线相交于 ，这几个力就称为共点力。3、等效与替代是重要

4、的科学思维方法之一，它能挂念将简单问题简洁化。假如一个力的作用效果与另外几个力的共同作用效果相同，我们称之为力的 。而且这个力与另外几个力可以相互替代，这就是力的 。4、一个力作用在物体上，它产生的效果和几个力共同作用在该物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的 ，那几个力就叫做这个力的 。问题1：在做“探究合力与分力的关系”的试验中要留意些什么？例1、某同学做“验证力的平行四边形定则”试验时，主要步骤是：A在桌上放一块方木板， 在方木板上铺一张白纸，用图钉把白纸钉在方木板上；B用图钉把橡皮条的一端固定在板上的A点，在橡皮条的另一端拴上两条细绳，细绳的另一端系着绳套；C用两个弹簧测力计分别

5、钩住绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，结点到达某一位置O。记录下O点的位置，读出两个弹簧测力计的示数；D按选好的标度，用铅笔和刻度尺作出两只弹簧测力计的拉力F1和F2的图示，并用平行四边形定则求出合力F；E只用一只弹簧测力计，通过细绳套拉橡皮条使其伸长，读出弹簧测力计的示数，登记细绳的方向，按同一标度作出这个力F的图示；F比较F和F的大小和方向，看它们是否相同，得出结论。（1）有重要遗漏的步骤的序号是_和_；（2）遗漏的内容分别是_和_。图3练习1、将橡皮筋的一端固定在A点，另一端拴上两根细绳，每根细绳分别连着一个量程为5 N、最小刻度为0.1 N的弹簧测力计，沿着不同的方向拉弹簧测力计

6、，当橡皮筋的活动端拉到O点时，两根细绳相互垂直，如图3所示，这时弹簧测力计的示数可从图中读出。（1）由图可读得两个相互垂直的拉力的大小分别为_N和_N。（2）在如图所示的方格纸上按作图法的要求画出这两个力及它们的合力。问题2：合力肯定大于每个分力吗？例2、关于两个大小不变的共点力与其合力的关系，下列说法正确的是（ ）A合力大小随着两夹角的增大而增大B合力随着两分力的夹角（不大于180°）减小而增大C合力大小肯定大于分力中的较大者D合力不行能小于分力中的较小者练习2、作用在物体上同一点的两个力之间的夹角由0°渐渐增大到180°的过程中，合力的大小将（ ）A渐渐增大

7、B渐渐减小 C先增大后减小 D先减小后增大（二）力的合成与分解1、力的合成（1）矢量和标量：既有大小又有 的物理量叫矢量，矢量的合成与分解都遵从 ；只有大小没有 的物理量叫标量，标量按 求和。（2）力的合成：求几个力的 叫做力的合成。（3）平行四边形定则：用表示这两个共点力的线段为 作 ，它的 就表示合力的大小和方向，这就是力的平行四边形定则。它可以求两个互成角度的共点力的合力。还可以依据需要简化成三角形。（4）两个共点力的合力范围： F合 （5）平行四边形定则可简化成三角形定则，如图4。由三角形定则还可以得到一个有用的推F1F2OFF1F2O图4FF论：假如n个力首尾相接组成一个封闭多边形，

8、则这n个力的合力为零。问题3：力的合成遵循什么规律？求合力的方法F1F2OFFF1F2OF图5图6（1）作图法。作图法是先作力的图示，然后根据平行四边形定则作如图5所示的平行四边形，或如图6所示的三角形，再依据相同的标度，确定出合力的大小，再用量角器量出角度的大小，即合力的方向。（2）计算法。做出力的合成示意图，将求解合力的物理问题变成数学的几何问题。用平行四边形的对边平行且相等、菱形的对角线垂直且平分、勾股定理、正弦定理等来求解合力。力的合成的几种特殊状况：相互垂直的两个力的合成，如图7所示。 夹角为两个等大的力的合成，如图8所示。夹角为120°的两个等大的力合成，如图9所示。合力

9、与一个分力相互垂直时力的合成，如图10所示。120oFF1F2图7图8图9图10例3、一个物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是100 N，夹角为90°，请用作图法和公式法分别求这两个力的合力。练习3、物体受到相互垂直的两个力F1、F2的作用，若两力大小分别为5N、5N，求这两个力的合力。假如两力方向相同时合力大小为多少？两力方向相反时，合力大小？问题4：如何确定三个或三个以上已知力的范围？ 例4、一物体同时受到同一平面内三个力的作用，下列几组力的合力不行能为0的是（ ）A5 N、7 N、8 N B5 N、2 N、3 N图11C1 N、5 N、10 N D1 N、10 N、10

10、 N练习4、有六个共点力大小分别是F、2F、3F、4F、5F、6F，相互间夹角均为60°，如图11所示，则它们的合力大小为 ，方向为 。2、力的分解（1）力的分解：求一个力的分力，叫做力的分解。（2）求分力的方法：力的分解遵循平行四边形法则，力的分解相当于已知对角线求 。两个力的合力唯一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为 组分力，但在具体问题中，应依据力实际产生的 来分解。问题5：力的分解遵循什么规律？例5、如图12所示，画出光滑斜面上的小球的重力分解图图12AFFF图13练习5、画出下列图13中F的分力。 问题6：力的分解有定解的条件是什么？1、已知两个分力的

11、方向，求两个分力的大小时，有唯一解。2、已知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。例6、（双选）在已知的一个力的分解中，下列状况具有唯一解的是（ ）A已知两个分力的方向，并且不在同始终线上B已知一个分力的大小和方向C已知一个分力的大小和另一个分力的方向D已知两个分力的大小练习6、将一个竖直向下的8 N的力分解为两个力，其中一个分力方向水平，大小为6 N，那么另一个分力大小为（ ）A10 N B8 N C6 N D2 N问题7：什么是正交分解？利用正交分解法分解力时所遵偱的步骤如何？1、正交分解法：把一个力分解成两个相互垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法。2、用正交分解

12、法求合力的步骤：（1）首先建立平面直角坐标系，并确定正方向（2）把各个力向x轴、y轴上投影，但应留意的是：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（3）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F5F1F2F3F4图14（4）求合力的大小合力的方向：tan（为合力F与x轴的夹角）例7、有5个力作用于A点，这5个力的大小和方向相当于正六边形的两条邻边和三条对角线，如图14所示。已知F1=20N则这5个力合力的大小为 N，方向 。图15练习7、设有三个力同时作用在质点P上，它们的大小和方向相当于正六边形两条边和一

13、条对角线，如图15所示，这三个力中最小的力的大小为F，则这三个力的合力等于（ ）A3F B4F C5F D6F五、知能提高例1、如图16所示，把球放在倾角为的光滑斜面上，用一挡板使之处于静止状态，挡板如甲图图16甲乙时斜面受到的压力为N1，挡板受到的压力为F1；如乙图时斜面受到的压力为N2，挡板受到的压力为F2，则（1）N1、N2的大小之比为 ；（2）F1与F2的大小之比为 。例2、完成以下“验证平行四边形定则”试验的几个主要步骤：（1）如图17-甲，用两只弹簧测力计分别钩住细绳套，互成角度地拉橡皮条，使橡皮条伸长，登记结点位置O和两测力计的示数F1、F2以及两细绳套的方向。（2）如图17-乙

14、，用一只弹簧测力计钩住细绳套把橡皮条的结点拉到_，登记细绳套的方向（如图17-丙中的c），读得弹簧测力计的示数F_。（3）如图17-丙，按选定的标度作出了F1、F2的图示，请在图丙中：甲OF1=3NF2=4NOc丙O乙图17a按同样的标度作出力F的图示；b按力的平行定则作出F1、F2的合力。六、真题再现1、（2011年江苏卷）某同学用如图所示的试验装置来验证“力的平行四边形定则”。弹簧测力计A挂于固定点P，下端用细线挂一重物M。弹簧测力计B的一端用细线系于O点，手持另一端向左拉，使结点O静止在某位置。分别读出弹簧测力计A和B的示数，并在贴于竖直木板图18ABOP234234M的白纸上记录O点的

15、位置和拉线的方向。（1）本试验用的弹簧测力计示数的单位为N，图18中A的示数为_N。（2）下列不必要的试验要求是_。（请填写选项前对应的字母）A应测量重物M所受的重力B弹簧测力计应在使用前校零C拉线方向应与木板平面平行D转变拉力，进行多次试验，每次都要使O点静止在同一位置（3）某次试验中，该同学发觉弹簧测力计A的指针稍稍超出量程，请您提出两个解决方法： _2、（2010年天津卷）在探究求合力的方法时，先将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上带有绳套的两根细绳。试验时，需要两次拉伸橡皮条，一次是通过两细绳用两个弹簧测力计互成角度地拉橡皮条，另一次是用一个弹簧测力计通过细绳拉橡皮条。（1）试验

16、对两次拉伸橡皮条的要求中，下列说法正确的是_（填字母代号）A将橡皮条拉伸相同长度即可B将橡皮条沿相同方向拉到相同长度C将弹簧测力计都拉伸到相同刻度D将橡皮条和细绳的结点拉到相同位置（2）同学们在操作过程中有如下谈论，其中对减小试验误差有益的说法是_（填字母代号）A两细绳必需等长B弹簧测力计、细绳、橡皮条都应与木板平行C用两弹簧测力计同时拉细绳时两弹簧测力计示数之差应尽可能大D拉橡皮条的细绳要长些，标记同一细绳方向的两点要远些图193、（2008年广东卷）如图19所示，质量为m的物体悬挂在轻质支架上，斜梁OB与竖直方向的夹角为。设水平横梁OA和斜梁OB作用于O点的弹力分别为F1和F2，以下结果正

17、确的是（ ）AF1=mgsin BF1=CF2=mgcos DF2=七、学问巩固1、在做“验证平行四边形定则”的试验时图20（1）甲和乙两位同学分别得到了如图20所示的结果，其中力F是用一只弹簧测力计拉时的图示，则_（填“甲”或“乙”）同学的比较符合试验事实。（2）有关此试验，下列叙述正确的是_A两弹簧测力计的拉力可以同时比橡皮筋的拉力大B橡皮筋的拉力是合力，两弹簧测力计的拉力是分力C两次拉橡皮筋时，需将橡皮筋结点拉到同一位置O，这样做的目的是保证两次弹簧测力计拉力的效果相同D若只增大某一只弹簧测力计的拉力大小而要保证橡皮筋结点位置不变，只需调整另一只弹簧测力计拉力的大小即可2、关于合力的下述

18、说法中正确的是（ ）A合力的性质与原来分力性质相同 B合力与原来的分力间的关系是等效替代关系C合力总比分力大 D合力总比一个分力大，比另一个分力小3、关于两个力的合力，下列说法正确的是（ ）A合力大小肯定大于分力大小B合力大小至少大于两分力中的一个分力大小C两个分力夹角为钝角时，合力大小肯定小于两分力的大小D两个分力夹角为锐角时，合力大小肯定大于两分力的大小4、已知三个共点力合力为零，则这三个力大小可能是（ ）A15N，5N，6N B3N，6N，4N C1N，2N，10N D1N，6N，3N图215、（双选）如图21所示，光滑斜面上物体重力mg分解为F1、F2两个力，下列说法正确的是（ ）AF

19、1是斜面作用在物体上使物体下滑的力，F2是物体对斜面的压力B物体受到mg、FN、F1、F2四个力的作用C物体只受到重力mg和斜面的支持力FN的作用D力FN、F1、F2三力的作用效果与mg、FN两个力的作用效果相同图22MNOCG6、如图22所示，细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同，长度MONO，则在不断增加重物G的重力过程中（绳OC不会断）（ ）AON绳先被拉断BOM绳先被拉断CON绳和OM绳同时被拉断D因无具体数据，故无法推断哪条绳先被拉断图237、如图23所示，水平地面上斜放着一块木板AB，在AB上面放一个木块，设木块对木板的压力为FN，木块所受重力沿木板向下的分力为F1，若使木板的B端

20、渐渐放低时，将会产生下述哪种结果（ ）AFN增大，F1增大 BFN增大，F1减小CFN减小，F1增大 DFN减小，F1减小图248、如图24所示，三角形轻支架ABC的边长AB20 cm，BC15 cm。在A点通过细绳悬挂一个重30 N的物体，则AB杆受拉力大小为 N，AC杆受压力大小为 N。 八、课后练习1、（三选题）在“互成角度的两个力的合成”试验中，为了减小试验误差，应留意（ ）A描点、作图时的铅笔尖一些，并使图尽量大些B拉橡皮条的细绳尽量长些C在用两个弹簧测力计拉时，两细绳的夹角尽量大些D在用两个弹簧测力计拉时，两弹簧测力计的示数尽量大些2、关于合力与分力，下列说法正确的是（ ）A合力与

21、分力是物体同时受到的力B合力比分力大C合力是对各分力共同作用时产生效果的等效替代D两相互作用的物体间的一对作用力的合力为零3、如图25所示，在倾角为的斜面上有一质量为m的光滑球被竖直的挡板拦住，则球对斜面的图25压力大小为（ ）Amgcos BmgtanC Dmg高一精英班物理讲义第九讲参考答案（60期）一、课前热身1、A 2、C 3、A 4、B 5、D四、学习过程（一）力的等效和替代 1、作用点、大小、方向 2、同一点上，同一点 3、等效、替代 4、合力，分力例1、（1）CE （2）在C中未登记两条绳的方向；E中未说明是否把橡皮条的结点拉到了同一位置O。练习1、（1）4.00 2.50 （2）见解析图例2、B 练习2、B（二）力的合成与分解1、力的合成（1）方向、平行四边形定则（可简化成三角形定则