2023版高考物理一轮总复习专题2相互作用第2讲力的合成与分解课件

第2讲力的合成与分解必备知识·深悟固基一、力的合成1．合力与分力(1)定义：如果一个力产生的________跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫作那几个力的合力，原来那几个力叫作分力．(2)关系：合力和分力是__________的关系．效果

等效替代

2．共点力作用在物体的同一点，或作用线的__________交于一点的力，如下图所示均是共点力．延长线

3．力的合成(1)定义：求几个力的合力的过程．(2)运算法则①平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为________作平行四边形，这两个邻边之间的________就表示合力的大小和方向．如图甲所示．②三角形定则：把两个矢量____________，从而求出合矢量的方法．如图乙所示．邻边

对角线

首尾相连

二、力的分解1．概念：求一个力的________的过程．2．遵循的法则：

_____________定则和________定则．3．分解的方法：按力产生的____________进行分解；________分解．分力

平行四边形

三角形

实际效果

正交

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．方向

平行四边形

方向

(1)合力不一定大于分力，二者是等效替代的关系．(2)平行四边形定则(或三角形定则)是所有矢量的运算法则．(3)首尾相连的三个力构成封闭三角形，则合力为零．1．[合力与力的合成]重力为G的体操运动员在进行自由体操比赛时，有如图所示的比赛动作，当运动员竖直倒立保持静止状态时，两手臂对称支撑，夹角为θ，则

(

)【答案】A2．[力的合成]射箭是奥运会上一个观赏性很强的运动项目，中国队有较强的实力．如图甲所示，射箭时，刚释放的瞬间若弓弦的拉力为100N，对箭产生的作用力为120N，其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示，对箭产生的作用力如图中F所示，则弓弦的夹角α应为(cos53°＝0.6) (

)A．53°B．127°

C．143°D．106°【答案】D

3．[力的分解]下列图中按力的作用效果分解正确的是 (

)A

B

C

D【答案】A

【解析】尖劈下压产生垂直挤压两边的效果，A正确；小车重力产生挤压挡板的效果应垂直于挡板，B错误；一串钥匙和重物的重力产生水平向左拉横杆的效果，C、D错误．关键能力·突破要点考点1力的合成方法及范围[基础考点]1．共点力合成的方法(1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力F1和F2的图示，再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)．(3)力的三角形定则：将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力，如图所示．甲乙2．合力范围的确定两个共点力的合力范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，合力随夹角的增大而减小．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.例1如图为颈部牵拉器牵拉颈椎肥大患者的示意图．当颈部肥大压迫神经时，需要用颈部牵拉器牵拉颈部，以缓解神经压迫症状．图中牵拉细绳为跨过三个光滑小滑轮的同一根绳子，牵拉绳分别为水平、竖直方向，牵拉物P的质量一般为3kg，不计小滑轮重力，g取10m/s2，则牵拉器作用在患者头部的合力大小是

(

)A．60N B．90N

C．45N D．30N【答案】D1．(2021年鞍山二模)航母阻拦索用于拦停高速着舰的舰载机，被喻为“舰载机生命线”．如图所示为其结构简图，滑轮1、2、3、4及液压缸a、b、c固定在甲板平面上，阻拦索绕过滑轮组后闭合．某时刻舰载机的挂钩勾住阻拦索，形成图示的夹角时，舰载机受到阻拦索的合力大小为F.不考虑阻拦索、滑轮的质量及摩擦，则此时单个柱塞所受阻拦索的合力大小为

(

)【答案】B

2．用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中，如图所示．已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°，则ac绳和bc绳中的拉力分别为

(

)【答案】A

考点2力的分解[能力考点]方法1：效果分解法的思路1．分解力的一般思路2．常见的按力的作用效果分解例2

(2019年全国卷Ⅲ)用卡车运输质量为m的匀质圆筒状工件，为使工件保持固定，将其置于两光滑斜面之间，如图所示．两斜面Ⅰ、Ⅱ固定在车上，倾角分别为30°和60°.重力加速度为g.当卡车沿平直公路匀速行驶时，圆筒对斜面Ⅰ、Ⅱ压力的大小分别为F1、F2，则 (

)【答案】D

[解题方略]力的合成与分解方法的选择力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法，一般情况下，物体只受三个力的情形下，力的效果分解法、合成法解题较为简单，在三角形中找几何关系，利用几何关系或三角形相似求解；而物体受三个以上力的情况多用正交分解法，但也要视题目具体情况而定．例3

(2021年广东卷)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力，设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁，F与竖直方向的夹角分别为α和β，α<β，如图所示，忽略耕索质量，耕地过程中，下列说法正确的是

(

)A．耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大B．耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大C．曲辕犁匀速前进时，耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力D．直辕犁加速前进时，耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力【答案】B

【解析】将拉力F正交分解如图所示．则在x方向可得出Fx曲＝Fsinα，Fx直＝Fsinβ，在y方向可得出Fy曲＝Fcosα，Fy直＝Fcosβ，由题知α<β则sinα<sinβ，cosα>cosβ，则可得到Fx曲<Fx直，Fy曲>Fy直，A错误，B正确；耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对相互作用力，它们大小相等，方向相反，无论是加速还是匀速，C、D错误．1．(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可．一游僧见之曰：无烦也，我能正之．”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身．假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为θ，现在木楔背上加一力F，方向如图所示，木楔两侧产生推力FN，则 (

)A．若F一定，θ大时FN大B．若F一定，θ小时FN大C．若θ一定，F大时FN大D．若θ一定，F小时FN大【答案】BC

2．如图所示，甲、乙、丙三人分别在两岸用绳拉小船在河流中行驶，已知甲的拉力大小为800N，方向与航向夹角为30°，乙的拉力大小为600N，方向与航向夹角为45°，要保持小船在河流正中间沿虚线所示的直线行驶，则丙用力最小为 (

)【答案】D力的分解中的STSE“死结与活结”和“定杆与动杆”深度研练·素养提升对比特点“死结”绳子出现结点、绳子中间某点固定在某处或几段绳子系在一起，结点或固定点两端绳子的拉力大小不一定相等“活结”整根绳子跨过光滑滑轮或挂钩等物体，没有打结，轻绳内各点的张力大小相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的角平分线对比特点“定杆”杆的一端固定，不能随意转动，轻质固定杆中的弹力方向不一定沿杆的方向，需要结合平衡条件或牛顿第二定律求得“动杆”杆的一端有转轴，可以自由转动，轻质活动杆中的弹力方向一定沿杆的方向模型一绳上的“死结”与“活结”模型例4如图所示，细绳一端固定在A点，另一端跨过与A等高的光滑定滑轮B后悬挂一个砂桶Q(含砂子)．现有另一个砂桶P(含砂子)通过光滑挂钩挂在A、B之间的细绳上，稳定后挂钩下降至C点，∠ACB＝120°，下列说法正确的是

(

)A．若只增加Q桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变B．若只增加P桶中的砂子，再次平衡后P桶位置不变C．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后P桶位置不变D．若在两桶内增加相同质量的砂子，再次平衡后Q桶位置上升【答案】C

模型二“动杆”与“定杆”模型例5

(多选)如图甲所示，细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端的定滑轮挂住一个质量为M的物体，∠ACB＝30°；乙装置中OA、OB是两根轻绳，AB是轻杆，它们构成一个正三角形．在A、B两处分别固定质量均为m的小球，此装置悬挂在O点自然下垂；图丙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m的小球．设甲图中细绳AC段的张力为F，在乙图所示的状态下OB对小球B的作用力大小为T，轻杆对小球B的作用力大小为N，丙图细绳EG的张力为F1，轻杆HG对G端的支持力为F2.下列判断正确的是 (

)【答案】ABD

[解题方略]求解这类问题的关键是抓住以下两点(1)“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点．“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等．(2)“活结”可理解为把绳子分成两段，且可以沿绳子移动的结点．“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的．绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线．1．如图所示，用两根承受的最大拉力相等、长度不等的细绳

AO、BO(AO>BO)悬挂一个中空铁球，当在球内不断注入铁砂时，则

(

)A．绳AO先被拉断B．绳BO先被拉断C．绳AO、BO同时被拉断D．条件不足，无法判断【答案】B【解析】依据力的作用效果将铁球对结点O的拉力分解如图所示．据图可知：FB>FA.又因为两绳承受的最大拉力相同，故当在球内不断注入铁砂时，BO绳先断，B正确．2．某同学想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气也推不动，他回忆起物理课堂上学习的“力的分解”知识，想了个妙招．如图所示，用A、B两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱被推动了，下列判断中正确的是

(

)A．这有可能，A板对衣橱的推力可以足够大B．这不可