资料详情(61教学网)
我的位置:
第2章 第2讲 力的合成与分解—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)
ID:71762 2021-12-08 27页1111 897.05 KB
已阅读10 页,剩余部分需下载查看
第二章物体间的相互作用第2讲力的合成与分解【教学目标】1、会运用力的合成法则进行共点力的合成;2、能根据力的分解原则正确进行力的分解;3、理解力的平行四边形定则,能灵活地运动平行四边形定则进行力的合成与分解;4、会用力的正交分解和矢量三角形进行有关分析和运算。【重、难点】1、力的正交分解法和矢量三角形法则【知识梳理】(1)合力及其分力均为作用于同一物体上的力() (2)合力及其分力可以同时作用在物体上()(3)两个力的合力一定比其分力大()(4)互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形()(5)既有大小又有方向的物理量一定是矢量()考点一力的合成问题1.共点力合成的常用方法(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)。(2)计算法:几种特殊情况的共点力的合成。类 型作 图合力的计算①互相垂直F=tanθ=②两力等大,夹角为θF=2F1cosF与F1夹角为③两力等大且夹角60°F=F1=F2 ④两力等大且夹角90°F=F1=F2⑤两力等大且夹角120°合力与分力等大(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。平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示。2.合力的大小范围(1)两个共点力的合成:|F1-F2|≤F合≤F1+F2①当两个分力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两分力同向时,合力最大,为F1+F2②两个分力一定时,夹角θ越大,合力越;合力一定,两等大分力的夹角越大,两分力越;(2)三个共点力的合成①三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3。②以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力最小值为零,若不能组成封闭的三角形,则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和.典例精析例1.(多选)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不一定增大 变式1、我国海军在南海某空域举行实兵对抗演练,某一直升机在匀速水平飞行过程中遇到突发情况,立即改为沿虚线方向斜向下减速飞行,则空气对其作用力可能是(  )A.F1    B.F2    C.F3    D.F4变式2、如图所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮条自由长度均为L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对弹丸的最大作用力为(  )A.kLB.2kLC.kLD.kL例2.三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法中正确的是(  )A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零例3.如图所示,体操吊环运动有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环(图甲),然后身体下移,双臂缓慢张开到图乙位置,则在此过程中,吊环的两根绳的拉力FT(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为(  ) A.FT减小,F不变B.FT增大,F不变C.FT增大,F减小D.FT增大,F增大考点二力的分解问题1.按作用效果分解力的一般思路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,通常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F1、F2、F3…多个力作用求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。x轴上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…y轴上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…合力大小:F=合力方向:与x轴夹角设为θ,则tanθ=。典例精析例4.减速带是交叉路口常见的一种交通设施,车辆驶过减速带时要减速,以保障行人的安全。当汽车前轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为F,下图中弹力F画法正确且分解合理的是(  ) 例5.如图所示,放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用始终保持静止,当力F逐渐减小后,下列说法正确的是(  )A.物体受到的摩擦力保持不变B.物体受到的摩擦力逐渐增大C.物体受到的合力减小D.物体对斜面的压力逐渐减小变式3、如图所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次的推力之比为(  )A.cosθ+μsinθ    B.cosθ-μsinθC.1+μtanθD.1-μtanθ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。考点三力分解的多解问题若不加任何限制条件,将一个已知力分解为两个分力时可以有 种分解方式,所以对力的分解就必须加以限制,否则,力的分解将无实际意义。通常在实际中,我们是根据力的作用效果来分解一个力。这就要求在力的分解之前必须搞清楚力的,这样就确定了分力的方向,力的分解将是唯一的。1.一个力有确定的两个分力的条件是:(1)已知合力及两分力方向,求分力大小,有唯一定解;(2)已知合力及一个分力的大小方向,求另一分力大小方向,有唯一定解;2.其他一些特殊情况(1)已知合力及一个分力方向,求另一分力,有无数组解,其中有一组是另一分力最小解;(2)已知合力F、一个分力(F1)的大小和另一个分力(F2)的方向(F2与合力的夹角为θ)。若F1F1>F合sinθ,两解;若,唯一解(3)已知两个分力F1、F2的大小(无解、一解、两解)若F1+F2F2C.F1=F2G变式6、(多选)如图所示,完全相同的四个足球彼此相互接触叠放在水平面上,每个足球的质量都是m,不考虑转动情况,下列说法正确的是(  )A.下面的球不受地面给的摩擦力B.下面每个球对地面的压力均为mgC.下面每个球受地面给的摩擦力均为mgD.上面球对下面每个球的压力均为mg考点五力(矢量)的合成中两类最小值问题典例精析类型一合力一定,其中一个分力的方向一定,当两个分力垂直时,另一个分力最小例8.如图所示,重力为G的小球用轻绳悬于O点,用力F拉住小球,使轻绳保持偏离竖直方向60°角且不变,当F与竖直方向的夹角为θ时F最小,则θ、F的值分别为(  )A.0°,G       B.30°,GC.60°,GD.90°,G变式7、重量为G的木块与水平地面间的动摩擦因数为,一人欲用最小的作用力F使木块做匀速运动,则此最小作用力的大小和方向应如何? 类型二合力方向一定,其中一个分力的大小和方向都一定,当另一个分力与合力方向垂直时,这一分力最小例9.如图所示,一物块受一恒力F作用,现要使该物块沿直线AB运动,应该再加上另一个力的作用,则加上去的这个力的最小值为(  )A.FcosθB.FsinθC.FtanθD.条件不足,无法判断例10.如图所示,一条小船位于200m宽的河正中A点处,从这里向下游100m处有一危险区,当时水流速度为4m/s,为了使小船避开危险区沿直线到达对岸,小船在静水中的速度至少是()A.m/sB.m/sC.2m/sD.4m/s变式8、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400N,方向与航向夹角为60°,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(  )A.与F甲垂直,大小为400NB.与F乙垂直,大小为200NC.与河岸垂直,大小为(400+200)ND.与河岸垂直,大小为400N 1.当已知合力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。如图所示,F2的最小值为:F2min=FsinααFF2F1αFF2F12.当已知合力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,如图所示,F2的最小值为:F2min=F1sinα考点六力的合成与分解方法在实际问题中的应用典例精析例11.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墙壁的力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变式9、小明想推动家里的衣橱,但使出了很大的力气也推不动,他便想到了个妙招,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,衣橱居然被推动了!下列说法中正确的是(  )A.这是不可能的,因为小朋友根本没有用力去推衣橱 B.这是不可能的,因为无论如何小朋友的力气也没那么大C.这有可能,A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力D.这有可能,但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力变式10、(多选)如图所示,两相同轻质硬杆OO1、OO2可绕其两端垂直纸面的水平轴O、O1、O2转动,在O点悬挂一挡板重物M,将两相同木块m紧压在竖直挡板上,此时整个系统保持静止.Ff表示木块与挡板间摩擦力的大小,FN表示木块与挡板间正压力的大小.若挡板间的距离稍许增大后,系统仍静止且O1、O2始终等高,则(  )A.Ff变小B.Ff不变C.FN变小D.FN变大变式11、电梯修理员或牵引专家常常需要监测金属绳中的张力,但不能到绳的自由端去直接测量.某公司制造出一种能测量绳中张力的仪器,工作原理如图所示,将相距为L的两根固定支柱A、B(图中的小圆圈表示支柱的横截面)垂直于金属绳水平放置,在A、B的中点用一可动支柱C向上推动金属绳,使绳在垂直于A、B的方向竖直向上发生一个偏移量d(d≪L),这时仪器测得金属绳对支柱C竖直向下的作用力为F。(1)试用L、d、F表示这时金属绳中的张力FT;(2)如果偏移量d=10mm,作用力F=400N,L=250mm,计算金属绳中张力的大小.【能力展示】【小试牛刀】 1.将物体所受重力按力的效果进行分解,下列图中错误的是(  )2.如图所示,质量为m的木块A放在斜面体B上,若A和B沿水平方向以相同的速度v0一起向左做匀速直线运动,则A和B之间的相互作用力大小为()A.mgcosB.mgsinC.mgD.03.如图所示,从正六边形的一个顶点向其余五个顶点作用着五个力F1、F2、F3、F4、F5,则这5个力的合力为() F5F4F2F1F3F1 A.2F3B.3F3C.4F3D.5F34.如图所示,某个物体在F1、F2、F3、F4四个共点力作用下处于静止状态,若F4的方向沿逆时针转过60°而保持其大小不变,其余三个力的大小和方向均保持不变,则此时物体所受到的合外力大小为()F1F2F3F4OA. B.C.F4    D.5.如图所示,两绳相交于O点,绳与绳,绳与天花板间夹角大小如图,现用一力F作用于O点,F与右绳间夹角为α,保持F的大小不变,改变α角的大小,忽略绳本身的重力,则下述哪种情况下,两绳所受的张力相等(  )A.α=150°B.α=135°C.α=120°D.α=90°6.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如图所示,其中OB是水平的,A端、B端固定,若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳是()A.必定是OAB.必定是OBC.必定是OCD.可能是OB,也可能是OC7.如图所示,杆BC的B端用铰链固定在竖直墙上,另一端C为一滑轮.重物G上系一绳经过滑轮固定于墙上A点处,杆恰好平衡.若将绳的A端沿墙缓慢向下移(BC 杆、滑轮、绳的质量及摩擦均不计),则(  )A.绳的拉力增大,BC杆受绳的压力增大B.绳的拉力不变,BC杆受绳的压力增大C.绳的拉力不变,BC杆受绳的压力减小D.绳的拉力不变,BC杆受绳的压力不变8.如图所示,一个物体由绕过定滑轮的绳拉着,分别用图中所示的三种情况拉住物体静止不动。在这三种情况下,若绳的张力分别为FT1、FT2、FT3,定滑轮对轴心的作用力分别为FN1、FN2、FN3,滑轮的摩擦、质量均不计,则(  )A.FT1>FT2>FT3,FN1=FN2=FN3B.FT1=FT2=FT3,FN1>FN2>FN3C.FT1=FT2=FT3,FN1=FN2=FN3D.FT1
相关课件
免费下载这份资料?
立即下载