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

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第2課時(shí)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(huì)貫通 知識(shí)梳理 一 共點(diǎn)力作用于物體上 或者力的相交于同一點(diǎn)的幾個(gè)力 二 合力與分力1 定義 如果一個(gè)力產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)共點(diǎn)力共同作用產(chǎn)生的效果 這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的 原來(lái)的幾個(gè)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(gè)力的 2 運(yùn)算法則 定則或定則 同一點(diǎn) 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(huà)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(gè)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(biāo)量 方向 沒(méi)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(duì)象 在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都找出來(lái) 并畫(huà)出受力的過(guò)程 示意圖 2 一般步驟 研究對(duì)象選取方法 法或隔離法 可以是單個(gè)物體 也可以是多個(gè)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(chǎng)力 磁場(chǎng)力等 邊分析邊將力一一畫(huà)在受力示意圖上 準(zhǔn)確標(biāo)出各力的 盡量做到大力長(zhǎng)線 小力短線 整體 重力 方向 自主檢測(cè) 1 思考判斷 1 兩個(gè)力的合力一定大于任一個(gè)分力 2 力的分解必須按效果分解 3 兩個(gè)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(cè)試 如圖所示 F1 F2 F3恰好構(gòu)成封閉的直角三角形 這三個(gè)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(gè)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(shí)無(wú)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(kāi)的時(shí)候 我們可以看到有一個(gè)類似三角形的東西在兩鏈中間運(yùn)動(dòng) 使很難直接分開(kāi)的拉鏈很容易地被拉開(kāi) 關(guān)于其中的物理原理 以下說(shuō)法正確的是 A 在拉開(kāi)拉鏈的時(shí)候 三角形的物體增大了分開(kāi)兩拉鏈的力B 在拉開(kāi)拉鏈的時(shí)候 三角形的物體只是為了將拉鏈分開(kāi) 并沒(méi)有增大拉力C 在拉開(kāi)拉鏈的時(shí)候 三角形的物體增大了分開(kāi)拉鏈的力 但合上拉鏈時(shí)減小了合上的力D 以上說(shuō)法都不正確 A 解析 在拉開(kāi)拉鏈的時(shí)候 三角形的物體在兩鏈間和拉鏈一起運(yùn)動(dòng) 手的拉力在三角形物體上產(chǎn)生了兩個(gè)分力 如圖所示 分力大于手的拉力 所以很難直接分開(kāi)的拉鏈可以很容易地被三角形物體分開(kāi) 同理可知 合上拉鏈時(shí)增大了合上的力 核心探究分類探究 各個(gè)擊破 考點(diǎn)一力的合成 1 合力大小的范圍 1 兩個(gè)共點(diǎn)力合成 F1 F2 F F1 F2 即兩個(gè)力的大小不變時(shí) 其合力隨夾角的增大而減小 當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí) 合力最小 為 F1 F2 當(dāng)兩力同向時(shí) 合力最大 為F1 F2 2 三個(gè)共點(diǎn)力的合成 三個(gè)力共線且同向時(shí) 其合力最大 為F F1 F2 F3 三個(gè)力不共線時(shí) 以這三個(gè)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(gè)力的數(shù)值之和的差 2 重要結(jié)論 1 兩個(gè)分力一定時(shí) 夾角 越大 合力越小 2 合力一定時(shí) 兩個(gè)等大分力的夾角越大 兩個(gè)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(gè)力傳感器 一條結(jié)實(shí)的細(xì)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(jì) 若改變繩子的長(zhǎng)度l 力傳感器的示數(shù)F也隨著繩長(zhǎng)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(zhǎng)l之間的關(guān)系正確的是 A F與l無(wú)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(diǎn)撥 1 在繩上掛一重力為G的鉤碼 兩側(cè)繩相對(duì)于豎直方向?qū)ΨQ 繩拉力大小相等 2 繩長(zhǎng)改變時(shí) 兩桿間距離不變 D 方法技巧綜合應(yīng)用作圖法和計(jì)算法在利用平行四邊形定則或三角形定則求合力時(shí) 只需作出力的示意圖 對(duì)平行四邊形的作圖要求也不太嚴(yán)格 重點(diǎn)是利用數(shù)學(xué)方法求解 多維訓(xùn)練 1 綜合應(yīng)用作圖法和計(jì)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(duì)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(duì)箭產(chǎn)生的作用力如圖中F所示 弓弦的夾角應(yīng)為 cos53 0 6 A 53 B 127 C 143 D 106 D 2 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826028 極值問(wèn)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(yùn)動(dòng) 應(yīng)該再加上另一個(gè)力的作用 則加上去的這個(gè)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(yùn)動(dòng) 恒力F與另一個(gè)力的合力必沿AB方向 當(dāng)另一個(gè)力與AB方向垂直時(shí)為最小 故F Fsin B正確 考點(diǎn)二力的分解 1 力的效果分解法 1 根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)分力的方向 2 根據(jù)兩個(gè)分力的方向畫(huà)出平行四邊形 3 由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識(shí)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(gè)方向進(jìn)行分解的方法 2 建立坐標(biāo)軸的原則 一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn) 以少分解力和容易分解力為原則 即使盡量多的力在坐標(biāo)軸上 在動(dòng)力學(xué)中 經(jīng)常以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系 3 應(yīng)用 物體受到多個(gè)力作用F1 F2 F3 求合力F時(shí) 可把各力沿相互垂直的x軸 y軸分解 典例2 某同學(xué)想要在元旦晚會(huì)上表演一指斷鋼絲的 絕技 他設(shè)計(jì)的裝置如圖所示 將一細(xì)鋼絲系在兩鐵塊中間 放在水平面上 長(zhǎng)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(dòng) 當(dāng)他的手指豎直向下壓在鉸鏈上時(shí) 細(xì)鋼絲將會(huì)被拉斷 若不計(jì)一切摩擦力 兩桿間的夾角為 則 1 當(dāng)豎直向下的力F作用在鉸鏈上時(shí) 細(xì)鋼絲的張力為多大 核心點(diǎn)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(diǎn)撥 2 桿對(duì)鐵塊的作用力有沿豎直向下和水平方向推的效果 將桿對(duì)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(duì)系在鐵塊上細(xì)鋼絲的長(zhǎng)度l與兩鐵桿的長(zhǎng)度L之間的關(guān)系能提出什么好的建議 答案 2 見(jiàn)解析 方法技巧力的分解方法的選取 1 當(dāng)物體受到三個(gè)或三個(gè)以下的力時(shí) 常利用三角形法或按實(shí)際效果進(jìn)行分解 若這三個(gè)力中 有兩個(gè)互相垂直 也可選用正交分解法 2 當(dāng)物體受到三個(gè)以上的力時(shí) 常用正交分解法 多維訓(xùn)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(dòng) 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(shuō)法正確的有 不計(jì)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(dǎo)學(xué)號(hào)58826029 力的分解的多解問(wèn)題 已知兩個(gè)共點(diǎn)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(gè)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(gè)值 F2有兩個(gè)可能的方向如圖所示 故C正確 考點(diǎn)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(guò)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(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 如圖所示 下列說(shuō)法正確的是 A B受到3個(gè)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(gè)力作用 CD 核心點(diǎn)撥 1 分析B與C之間的作用力時(shí) 隔離B對(duì)其進(jìn)行受力分析 2 分析C與地面之間的作用力時(shí) 以A B C三個(gè)物體為整體 對(duì)其進(jìn)行受力分析 解析 先對(duì)物體A受力分析 A受重力和拉力 由于B保持靜止?fàn)顟B(tài) 故拉力等于重力 再對(duì)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(cuò)誤 對(duì)整體受力分析 受重力和支持力 水平方向無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì) 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(cuò)誤 C正確 對(duì)物體C 受重力 地面支持力 B的壓力 B的摩擦力 兩細(xì)繩的拉力共6個(gè)力作用 D正確 誤區(qū)警示受力分析中的四個(gè)易錯(cuò)點(diǎn) 1 不要把研究對(duì)象所受的力與研究對(duì)象對(duì)其他物體的作用力混淆 2 每一個(gè)力都應(yīng)找出其施力物體 不能無(wú)中生有 3 合力和分力不能重復(fù)考慮 4 對(duì) 整體 受力 組成整體的幾個(gè)物體間的作用力為內(nèi)力 不是整體的受力 當(dāng)把某一物體單獨(dú)隔離分析時(shí) 原來(lái)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(duì)象受力分析可知 豎直墻面C對(duì)A沒(méi)有彈力 隔離A受力分析可知 在重力 B對(duì)A的彈力和摩擦力三個(gè)力作用下A靜止 A正確 多維訓(xùn)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?fàn)顟B(tài) 則關(guān)于小球所受力的個(gè)數(shù)不可能的是 A 1B 2C 3D 4 A 解析 設(shè)斜面傾角為 小球質(zhì)量為m 如果輕彈簧P對(duì)小球的拉力等于mg 小球二力平衡 如果輕彈簧Q對(duì)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(gè)彈簧對(duì)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(gè)力的作用 合力不可能為零 小球不可能處于靜止?fàn)顟B(tài) 選項(xiàng)A正確 2 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826030 多物體的受力分析 2018 福建廈門(mén)質(zhì)檢 如圖所示 將三個(gè)形狀不規(guī)則的磁石塊疊放在水平桌面上 處于靜止?fàn)顟B(tài) 下列說(shuō)法正確的是 A 石塊b對(duì)a的支持力與a的重力是一對(duì)平衡力B 石塊a一定受到三個(gè)力的作用C 石塊c受到水平桌面向左的摩擦力D 桌面對(duì)石塊c的作用力一定豎直向上 D 解析 對(duì)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(duì)平衡力 所以A B錯(cuò)誤 對(duì)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(cuò)誤 D正確 演練提升真題體驗(yàn) 強(qiáng)化提升 高考模擬 1 分解法解決非共面力問(wèn)題 2015 廣東卷 19 多選 如圖所示 三條繩子的一端都系在細(xì)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(zhǎng)度不同 下列說(shuō)法正確的有 A 三條繩中的張力都相等B 桿對(duì)地面的壓力大于自身重力C 繩子對(duì)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(duì)平衡力 BC 解析 由于三條繩長(zhǎng)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(méi)有固定 則三條繩對(duì)桿的拉力在水平方向的分力必平衡 但三個(gè)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(xiàng)A錯(cuò)誤 C正確 由于三條繩對(duì)桿的拉力在豎直方向的分力都向下 故選項(xiàng)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(duì)平衡力 故選項(xiàng)D錯(cuò)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(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng) 如圖所示 若物體與水平面間的動(dòng)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(kāi)始運(yùn)動(dòng) 因此其在地面上運(yùn)動(dòng)方向一定與F1 F2的合力方向相同 摩擦力與相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(wèn)題1 合力一定 其中一個(gè)分力的方向一定 當(dāng)兩個(gè)分力垂直時(shí) 另一個(gè)分力最小 拓展增分 示例1 2018 江西師大附中模擬 將兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球a b用細(xì)線相連后 再用細(xì)線懸掛于O點(diǎn) 如圖所示 用力F拉小球b 使兩個(gè)小球都處于靜止?fàn)顟B(tài) 且細(xì)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(gè)整體受力分析可知 當(dāng)F與Oa垂直時(shí)F最小 可知此時(shí)F 2mgsin mg 選項(xiàng)B正確 2 合力方向一定 其中一個(gè)分力的大小和方向都一定 當(dāng)另一個(gè)分力與合力方向垂直時(shí) 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(yùn)動(dòng) F1和OO 都在M平面內(nèi) 那么必須同時(shí)再加一個(gè)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(yùn)動(dòng) 則物體受到的合力F沿OO 方向 如圖 由三角形定則知 當(dāng)F2方向垂直O(jiān)O 時(shí) F2有最小值 為F2 F1sin 選項(xiàng)B正確 B