2019年高考物理總復習 第二章 相互作用 第2課時 力的合成與分解 受力分析課件 教科版.ppt

第2課時力的合成與分解受力分析 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會貫通 知識梳理 一 共點力作用于物體上 或者力的相交于同一點的幾個力 二 合力與分力1 定義 如果一個力產(chǎn)生的效果跟幾個共點力共同作用產(chǎn)生的效果 這一個力就叫做那幾個力的 原來的幾個力叫做 2 關(guān)系 合力和分力是的關(guān)系 三 力的合成1 定義 求幾個力的 2 運算法則 定則或定則 同一點 作用線 相同 合力 分力 等效替代 合力 平行四邊形 三角形 如圖所示 求F1 F2的合力 1 如圖 甲 若F1 F2間夾角逐漸變大 其合力F如何變化 2 如圖 乙 怎樣畫表示分力F1 F2與合力F關(guān)系的矢量三角形 答案 1 合力F逐漸變小 方向變化 2 把表示F1 F2的有向線段首尾順次連接 F1的首端指向F2的尾端 即為合力F 四 力的分解1 概念 求一個已知力的 2 遵循原則 定則或三角形定則 3 分解方法 1 按力產(chǎn)生的分解 2 正交分解 分力 平行四邊形 效果 五 矢量和標量 方向 沒有 平行四邊形定則 算術(shù)法則 六 受力分析1 定義 把指定物體 研究對象 在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來 并畫出受力的過程 示意圖 2 一般步驟 研究對象選取方法 法或隔離法 可以是單個物體 也可以是多個物體的組合 先分析和已知力 再按接觸面分析彈力 摩擦力 最后分析其他力 電場力 磁場力等 邊分析邊將力一一畫在受力示意圖上 準確標出各力的 盡量做到大力長線 小力短線 整體 重力 方向 自主檢測 1 思考判斷 1 兩個力的合力一定大于任一個分力 2 力的分解必須按效果分解 3 兩個力的合力一定 夾角越大 分力越大 4 既有大小又有方向的量一定是矢量 5 合力及其分力均為作用于同一物體上的力 答案 1 2 3 4 5 2 2018 北京東城測試 如圖所示 F1 F2 F3恰好構(gòu)成封閉的直角三角形 這三個力的合力最大的是 C 解析 由矢量合成法則可知A圖的合力為2F3 B圖的合力為0 C圖的合力為2F2 D圖的合力為2F3 因F2為直角三角形的斜邊 故這三個力的合力最大的為C圖 3 2018 遼寧大連模擬 生活中的物理知識無處不在 如圖所示是我們衣服上的拉鏈的一部分 在把拉鏈拉開的時候 我們可以看到有一個類似三角形的東西在兩鏈中間運動 使很難直接分開的拉鏈很容易地被拉開 關(guān)于其中的物理原理 以下說法正確的是 A 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體增大了分開兩拉鏈的力B 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體只是為了將拉鏈分開 并沒有增大拉力C 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體增大了分開拉鏈的力 但合上拉鏈時減小了合上的力D 以上說法都不正確 A 解析 在拉開拉鏈的時候 三角形的物體在兩鏈間和拉鏈一起運動 手的拉力在三角形物體上產(chǎn)生了兩個分力 如圖所示 分力大于手的拉力 所以很難直接分開的拉鏈可以很容易地被三角形物體分開 同理可知 合上拉鏈時增大了合上的力 核心探究分類探究 各個擊破 考點一力的合成 1 合力大小的范圍 1 兩個共點力合成 F1 F2 F F1 F2 即兩個力的大小不變時 其合力隨夾角的增大而減小 當兩個力反向時 合力最小 為 F1 F2 當兩力同向時 合力最大 為F1 F2 2 三個共點力的合成 三個力共線且同向時 其合力最大 為F F1 F2 F3 三個力不共線時 以這三個力的大小為邊 如果能組成封閉的三角形 則其合力最小值為零 如果不能組成封閉的三角形 則合力最小值等于最大的力與另外兩個力的數(shù)值之和的差 2 重要結(jié)論 1 兩個分力一定時 夾角 越大 合力越小 2 合力一定時 兩個等大分力的夾角越大 兩個分力越大 3 合力可以大于分力 等于分力 也可以小于分力 3 力的合成的幾種特殊情況 典例1 如圖所示 兩根立桿相距d 頂端各固定一個力傳感器 一條結(jié)實的細繩兩端分別系在兩力傳感器的掛鉤上 在繩上掛一重力為G的鉤碼 鉤碼掛鉤與繩之間的摩擦可忽略不計 若改變繩子的長度l 力傳感器的示數(shù)F也隨著繩長的改變而改變 在所掛鉤碼重力不變的情況下 力傳感器示數(shù)F與繩長l之間的關(guān)系正確的是 A F與l無關(guān)B F與l成反比C F與l2成反比D 若l 2d 則F G 核心點撥 1 在繩上掛一重力為G的鉤碼 兩側(cè)繩相對于豎直方向?qū)ΨQ 繩拉力大小相等 2 繩長改變時 兩桿間距離不變 D 方法技巧綜合應用作圖法和計算法在利用平行四邊形定則或三角形定則求合力時 只需作出力的示意圖 對平行四邊形的作圖要求也不太嚴格 重點是利用數(shù)學方法求解 多維訓練 1 綜合應用作圖法和計算法 如圖 甲 所示 在射箭比賽中 若剛釋放的瞬間弓弦的拉力為100N 對箭產(chǎn)生的作用力為120N 其弓弦的拉力如圖 乙 中F1和F2所示 對箭產(chǎn)生的作用力如圖中F所示 弓弦的夾角應為 cos53 0 6 A 53 B 127 C 143 D 106 D 2 導學號58826028 極值問題 如圖所示 一物塊受一恒力F作用 現(xiàn)要使該物塊沿直線AB運動 應該再加上另一個力的作用 則加上去的這個力的最小值為 A Fcos B Fsin C Ftan D B 解析 要使物塊沿AB方向運動 恒力F與另一個力的合力必沿AB方向 當另一個力與AB方向垂直時為最小 故F Fsin B正確 考點二力的分解 1 力的效果分解法 1 根據(jù)力的實際作用效果確定兩個分力的方向 2 根據(jù)兩個分力的方向畫出平行四邊形 3 由平行四邊形和數(shù)學知識求出兩分力的大小 2 力的正交分解法 1 概念 將已知力按互相垂直的兩個方向進行分解的方法 2 建立坐標軸的原則 一般選共點力的作用點為原點 以少分解力和容易分解力為原則 即使盡量多的力在坐標軸上 在動力學中 經(jīng)常以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系 3 應用 物體受到多個力作用F1 F2 F3 求合力F時 可把各力沿相互垂直的x軸 y軸分解 典例2 某同學想要在元旦晚會上表演一指斷鋼絲的 絕技 他設計的裝置如圖所示 將一細鋼絲系在兩鐵塊中間 放在水平面上 長度相等的鐵桿OA OB擱在鐵塊的凹槽里 兩鐵桿可繞鉸鏈O自由轉(zhuǎn)動 當他的手指豎直向下壓在鉸鏈上時 細鋼絲將會被拉斷 若不計一切摩擦力 兩桿間的夾角為 則 1 當豎直向下的力F作用在鉸鏈上時 細鋼絲的張力為多大 核心點撥 1 豎直向下的力F有沿兩桿向下推的效果 將力F沿OA OB方向向下分解 核心點撥 2 桿對鐵塊的作用力有沿豎直向下和水平方向推的效果 將桿對鐵塊的作用力沿豎直向下和水平方向分解 2 為了能表演成功 你對系在鐵塊上細鋼絲的長度l與兩鐵桿的長度L之間的關(guān)系能提出什么好的建議 答案 2 見解析 方法技巧力的分解方法的選取 1 當物體受到三個或三個以下的力時 常利用三角形法或按實際效果進行分解 若這三個力中 有兩個互相垂直 也可選用正交分解法 2 當物體受到三個以上的力時 常用正交分解法 多維訓練 1 力的正交分解 多選 如圖所示 手推車的籃子里裝有一籃球 女孩把手推車沿斜面向上勻速推動 籃子的底面平行于斜面 靠近女孩的一側(cè)面垂直于底面 下列說法正確的有 不計摩擦力 A 籃子底面受到的壓力大于籃球的重力B 籃子底面受到的壓力小于籃球的重力C 籃子右側(cè)面受到的壓力大于籃球的重力D 籃子右側(cè)面受到的壓力小于籃球的重力 BD 解析 籃球受力分析如圖 由平衡得N1 Gcos N2 Gsin 所以籃子右側(cè)和底面受到的壓力均小于籃球重力 故B D正確 2 導學號58826029 力的分解的多解問題 已知兩個共點力的合力為50N 分力F1的方向與合力F的方向成30 角 分力F2的大小為30N 則 A F1的大小是唯一的B F2的方向是唯一的C F2有兩個可能的方向D F2可取任意方向 C 解析 由于F2 30N Fsin30 25N 且F2 F 50N 故由力的矢量三角形定則可知 F1可有兩個值 F2有兩個可能的方向如圖所示 故C正確 考點三受力分析 受力分析的常用方法 典例3 2018 湖南株洲模擬 多選 物體C置于水平地面上 A B由輕繩通過固定在C上的光滑定滑輪相連 C的上表面水平 連接B的輕繩水平 整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 如圖所示 下列說法正確的是 A B受到3個力作用B C與地面之間的接觸面一定是粗糙的C C與地面之間的接觸面可以是光滑的D C受到6個力作用 CD 核心點撥 1 分析B與C之間的作用力時 隔離B對其進行受力分析 2 分析C與地面之間的作用力時 以A B C三個物體為整體 對其進行受力分析 解析 先對物體A受力分析 A受重力和拉力 由于B保持靜止狀態(tài) 故拉力等于重力 再對B受力分析 受重力 支持力 向左的拉力和向右的靜摩擦力 故B與C間一定有摩擦力 故A錯誤 對整體受力分析 受重力和支持力 水平方向無相對運動趨勢 因此不受摩擦力 故C與地面之間的接觸面可能是光滑的 也可能是粗糙的 故B錯誤 C正確 對物體C 受重力 地面支持力 B的壓力 B的摩擦力 兩細繩的拉力共6個力作用 D正確 誤區(qū)警示受力分析中的四個易錯點 1 不要把研究對象所受的力與研究對象對其他物體的作用力混淆 2 每一個力都應找出其施力物體 不能無中生有 3 合力和分力不能重復考慮 4 對 整體 受力 組成整體的幾個物體間的作用力為內(nèi)力 不是整體的受力 當把某一物體單獨隔離分析時 原來的內(nèi)力變成外力 該力為物體的受力 典例4 如圖所示 物體A靠在豎直的墻面C上 在豎直向上的力F作用下 A B物體保持靜止 則物體A受力分析示意圖正確的是 A 解析 以A B整體為研究對象受力分析可知 豎直墻面C對A沒有彈力 隔離A受力分析可知 在重力 B對A的彈力和摩擦力三個力作用下A靜止 A正確 多維訓練 1 單物體的受力分析 如圖所示 固定斜面上有一光滑小球 有一豎直輕彈簧P與一平行斜面的輕彈簧Q連接著 小球處于靜止狀態(tài) 則關(guān)于小球所受力的個數(shù)不可能的是 A 1B 2C 3D 4 A 解析 設斜面傾角為 小球質(zhì)量為m 如果輕彈簧P對小球的拉力等于mg 小球二力平衡 如果輕彈簧Q對小球的拉力等于mgsin 小球受到重力 彈簧Q的拉力和斜面的支持力的作用 三力平衡 如果兩個彈簧對小球都施加了拉力 那么除了重力 小球只有再受到斜面的支持力才能保證平衡 即四力平衡 物體只受單個力的作用 合力不可能為零 小球不可能處于靜止狀態(tài) 選項A正確 2 導學號58826030 多物體的受力分析 2018 福建廈門質(zhì)檢 如圖所示 將三個形狀不規(guī)則的磁石塊疊放在水平桌面上 處于靜止狀態(tài) 下列說法正確的是 A 石塊b對a的支持力與a的重力是一對平衡力B 石塊a一定受到三個力的作用C 石塊c受到水平桌面向左的摩擦力D 桌面對石塊c的作用力一定豎直向上 D 解析 對a受力分析 a可能受到重力 支持力 b的磁力和摩擦力 重力和支持力不是一對平衡力 所以A B錯誤 對abc整體分析 磁力為內(nèi)力 則整體只受到重力和地面的支持力 所以C錯誤 D正確 演練提升真題體驗 強化提升 高考模擬 1 分解法解決非共面力問題 2015 廣東卷 19 多選 如圖所示 三條繩子的一端都系在細直桿頂端 另一端都固定在水平地面上 將桿豎直緊壓在地面上 若三條繩長度不同 下列說法正確的有 A 三條繩中的張力都相等B 桿對地面的壓力大于自身重力C 繩子對桿的拉力在水平方向的合力為零D 繩子拉力的合力與桿的重力是一對平衡力 BC 解析 由于三條繩長度不同 則三條繩與豎直桿間的夾角不相等 因豎直桿僅是壓在地面上而沒有固定 則三條繩對桿的拉力在水平方向的分力必平衡 但三個水平分力在水平面內(nèi)的方向關(guān)系不確定 故不能確定三條繩中張力的大小關(guān)系 選項A錯誤 C正確 由于三條繩對桿的拉力在豎直方向的分力都向下 故選項B正確 繩子拉力的合力豎直向下 桿的重力也豎直向下 它們不是一對平衡力 故選項D錯誤 2 力的合成 摩擦力 2018 廣東韶關(guān)模擬 質(zhì)量為m的物體在大小相等 方向互相垂直的水平力F1和F2的作用下 從靜止開始沿水平面運動 如圖所示 若物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為 重力加速度為g 則物體 A 在F1的反方向上受到f1 mg的摩擦力B 在F2的反方向上受到f2 mg的摩擦力C 在F1 F2合力的反方向上受到的摩擦力為f mgD 在F1 F2合力的反方向上受到的摩擦力為f mg D 解析 物體從靜止開始運動 因此其在地面上運動方向一定與F1 F2的合力方向相同 摩擦力與相對運動方向相反 即與F1 F2的合力方向相反 在豎直方向上物體受重力和支持力 因此支持力的大小等于重力大小 根據(jù)牛頓第三定律 正壓力的大小等于重力大小 再根據(jù)f N得f mg 所以D正確 A 力的合成中兩類最小值問題1 合力一定 其中一個分力的方向一定 當兩個分力垂直時 另一個分力最小 拓展增分 示例1 2018 江西師大附中模擬 將兩個質(zhì)量均為m的小球a b用細線相連后 再用細線懸掛于O點 如圖所示 用力F拉小球b 使兩個小球都處于靜止狀態(tài) 且細線Oa與豎直方向的夾角保持 30 則F的最小值為 B 解析 將a b看成一個整體受力分析可知 當F與Oa垂直時F最小 可知此時F 2mgsin mg 選項B正確 2 合力方向一定 其中一個分力的大小和方向都一定 當另一個分力與合力方向垂直時 這一分力最小 示例2 如圖所示 物體靜止于光滑水平面M上 水平恒力F1作用于物體 現(xiàn)要使物體沿著OO 方向做直線運動 F1和OO 都在M平面內(nèi) 那么必須同時再加一個力F2 則F2的最小值是 A F1cos B F1sin C F1tan D 解析 要使物體沿OO 方向做直線運動 則物體受到的合力F沿OO 方向 如圖 由三角形定則知 當F2方向垂直O(jiān)O 時 F2有最小值 為F2 F1sin 選項B正確 B