2022年力分解与合成讲义 .pdf
力的分解与合成讲义（通用）知识精解一受力分析1、 一般步骤：（1）明确分析对象（2）将分析对象单独隔离出来（3）按照“一重二弹三摩擦”的顺序进行分析a、 一般情况下，重力一定有；b、 弹力看四周：看研究对象跟其他物体有几个接触面（点），直接是否有相互挤压，有则存在弹力。c、 摩擦力看接触面：有弹力的接触如果不是光滑的，而且有相对运动或者相对运动趋势的话，那么就存在着摩擦力（4）检查是否漏力，是否添力2、 注意事项：（1）只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他对象的作用力。（2）每个力都有其施力物体；（3）平衡力和相互作用力的异同：相互作用的两个力和平衡力的两个力都是大小相等，方向相反，作用在同一直线上的两个力，但相互作用力作用在两个物体上. （4）结合牛顿定律3、 整体法和假设法相结合。二力的合成、合力与分力1. 合力与分力：如果一个力作用在物体上，产生的效果，与另外几个力同时作用于这个物体上产生的效果相同，原来的一个力就是另外几个力的合力。另外几个力叫分力。合力是几个力的等效力，是互换的，不是共存的。2. 共点力：几个力的作用点相同，或几个力的作用线相交于一个点，这样的力叫共点力。3. 力的合成：求几个共点力的合力的过程叫力的合成。力的合成就是在保证效果相同的前提下，进行力的替代，也就是对力进行化简，使力的作用效果明朗化。现阶段只对共点（共面）力进行合成。4. 平行四边形定则：两个共点力的合力与分力满足关系是：以分力为邻边做平行四边形，以共点顶向另一顶点做对角线，即为合力。这种关系叫平行四边形定则。5. 力的合成方法：几何作图法，计算法。6. 多个力的合成先取两个力求合力，再与第三个力求合力，依次进行下去直到与最后一个分力求得的合力就是多个力的合力。7. 力是矢量：有大小有方向遵循平行四边形定则。凡矢量有大小有方向还要遵循平行四边形定则。三力的分解1. 力的分解：由一个已知力求分力的过程叫力的分解。2. 力的分解中分力与合力仍遵循平行四边形定则，是力的合成的逆运算。3. 分解一个力时，对分力没有限制，可有无数组分力。4. 分解力的步骤（1）根据力作用效果确定分力作用的方向，作出力的作用线。（2）根据平行四边形定则，作出完整的平行四边形。（3）根据数学知识计算分力5. 一个力分解为二个分力的几种情况（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。（3）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。（4）已知合力和一个分力的方向，另一分力的大小，求解。如已知合力F，一个分力F1的方向，另一分力F2的大小，且F 与 F1夹角（90）可能有一组解，可能有两组解，也可能无解。（5）已知合力及两个分力大小，求分力（方向）可能一组解，可能两组解，也可能无解。经典例题 例 1 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合力大小随两力夹角增大而增大B合力的大小一定大于分力中最大者精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页C两个分力夹角小于180时，合力大小随夹角减小而增大D合力的大小不能小于分力中最小者【解读】合力可以大于任何一个分力，也可以小于任何一个分力两分力之间的夹角越大，合力越小，夹角越小，则合力越大【答案】C 例 2 如图所示，有五个力作用于一点P，构成一个正六边形的两个邻边和三条对角线，设F 310 N，则这五个力的合力大小为() A10N B20 N C30 N D0 【解读】由正六边形顶点在同一个圆周上，F3 为圆的直径，我们先求出F1、F4 的合力与F3 大小相等方向相同，再求出F2、 F5的合力与F3大小相等方向相同，所以合外力等于3 倍的 F3. 【答案】C 例 3 物体在斜面上保持静止状态，下列说法错误的是() A重力可分解为沿斜面向下的力与对斜面的压力B重力沿斜面向下的分力与斜面对物体的静摩擦力相平衡C物体对斜面的压力与斜面对物体的支持力是一对平衡力D重力垂直于斜面方向的分力与斜面对物体的支持力相平衡【解读】在斜面上保持静止的物体，其重力可分解为沿斜面向下的力和垂直于斜面的力，这个垂直于斜面的力并不是物体对斜面的压力，两者的作用点不同，力的性质也不同，只不过是两者的大小相等，方向相同而已【答案】AC 例 4 关于力的分解，下列说法中正确的是() A合力一定大于任何一个分力B静止在斜面上的物体所受重力可以分解为沿斜面向下的力和垂直斜面向下的压力C力的分解是力的合成的逆运算，它们都遵循平行四边形定则D一个物体受三个力作用，它们分别为F12 N，F25 N，F3 6 N，则 F3 可能是 F1、F2的合力【解读】合力与它的两个分力可以形成一个闭合三角形，依据三角形的三边关系可知：任意一个边大于另外两边之差，小于另外两边之和，故A 选项不正确力的分解不同于力的合成，不同性质的力可以合成一个力，但力的分解不能分解成不同性质的力，即重力不能分解为压力，所以B 选项不正确力的分解与力的合成都遵循平行四边形定则，且分解是合成的逆运算，故C 选项正确分力是依据合力的作用效果分解出来的力，不是一种新力反之，物体所受的某一个力，不可能成为另几个力的合力，故D 也不正确【答案】C 例 5 两个力大小均为100N，夹角为60，求合力。解法一： 几何方法（1）取 2cm表示 50N。（2）作两分力，夹角60。（3）作平行四边形（另两边画虚线）（4）作对角线量出长度，得6.9cm，NF5.172合。（5）量得（可以证明）30。50NF合F1F2解法二： 计算作力的示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页211002100100cos2222212221FFFFF合173合F（N）cossintan212FFF332110010023100tan合力大小为173N，与分力夹角均为3030F1F2F合 例 6 试证，分力大小为F1F2，合力大小为F，2121FFFFF证明：1几何法：以F1F2为邻边做平行四边形，F为对角线，平行四边形对边相等22FF在12FFF中，由三角形三边关系FFF21，当21FF同向时，FFF21FFF21，当21FF反向时，FFF21（若21FF则FFF12）F2F1FF22代数法：cos2212221FFFFF为两分力夹角当0时，212122210cos2FFFFFFF10cos20021FFF2时，1cos021FFF2121FFFFF推论： 若三个力合力为0，其中一个力与另两力的合力大小相等。其中213FFF，213FFF。 例 7 放在斜面上的物体受到水平推力F，斜面倾角为，求 F的分力（见图31）F图 31 解： 推力 F 的作用一是使物体沿面有运动（或运动趋势）因此，沿斜面方向有F 的分力 F1，向右推物体使物体对斜面压力变化，F有垂直斜面的分力F2。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页cos1FFsin2FFF1F2F 例 8 三角支架顶端悬一重G的物体，见图32，求重物的拉力对支架作用大小。ABCFBFAG图 32 解： 重物拉力作用在支架上AC 、BC形变只是长度的改变，从而发生一个微小形变，AC是伸长形变，BC是压缩形变。 分力方向如图示。cos/GFA（GFA）tanGFB 例 9 斜面倾角为，物体沿斜面匀速下滑。证明：物体与斜面间摩擦因数tan。证明： 物体沿斜面下滑受三个力，重力G，滑动摩擦力f ，斜面支持力FN。重力使物体沿斜面下滑，压紧斜面。 重力的分力为21FF，如图 33 示sin1GFcos2GF沿斜面匀速滑动，1Ff又NFf2FFNcosGcossinGGtanF2F1FNfG图 33 课堂练习1、画出下图中光滑斜面上被一挡板挡住的静止钢球的受力示意图精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页2、对下列小球进行受力分析（小球表面光滑，期中o 为球心， o 为质心）。3、对物体A进行受力分析（墙壁、地面和物体表面均粗糙、；物体A和 B均保持静止）。（物体 A的表面光滑）4、对木棒进行受力分析（墙壁光滑，地面粗糙）。5求一个已知力的分力叫做_，力的分解是力的合成的_，已知一个力(平行四边形的对角线)求这个力的分力（两个邻边），可作的平行四边形有_，实际分解时，必须根据力的_进行。6. 将与水平面成300角斜向上的拉力F=20N,沿水平方向和竖直方向分解,那么沿水平方向的分力大小为_N；沿竖直方向的分力大小为_N. 7将竖直向下的20N 的力 ,分解成为两个力,其中一个力大小为15N,水平向左 ,则另一个分力大小为_N,方向_. 8如图357 所示，一个物体从直角坐标系的原点O 出发做匀速运动，经过时间t10s，运动到P 点，则物体在 y方向的分速度为m/s；物体在x 方向的分速度为m/s。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页9关于力的分解，下列说法中正确的是() A一个力可以分解成两个比它大的分力B一个力可分解成两个大小跟它相等的力C如果一个力和它的一个分力的大小方向确定，那么另一个分力就是唯一的D.如果一个力以及它的一个分力的大小和另一个分力的方向确定，这两个分力就完全确定了10将一个有确定方向的力F=10N 分解成两个分力,已知一个分力有确定的方向,与 F 成 30 夹角 ,另一个分力的大小为 6N,则在分解时 ( ) A.有无数组解B.有两组解C.有惟一解D.无解课后练习1、力的合成和合力的概念。一个力产生的效果跟几个力共同产生的效果相同，这个力就是那_；力的合成是运算过程。2、通过实验探究，求合力的方法可归纳为：如果用表示两个共点力F1和 F2的线段为邻边作_，那么合力的大小与方向就可以用这个平行四边形的_表示，这个法则就是_。3、合力随两分力间的夹角的增大而_小，合力的变化范围是在两分力之和与两分力之差之间，即_4力的分解是力的合成的_，_同样适用于力的分解如果没有其它限制，对于同一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形这就是说一个已知的力可以分解成无数对不同的共点力在解决具体的物理问题时，一般都按_来分解5既有，又有，并且相加时遵从平行四边形法的物理量称作矢量。除力外，如位移、等也是矢量。6两个分矢量首尾相接，剩余的尾首相连的有向线段就是_，它恰与两分矢量的线段构成一个三角形，这个方法称为 _，它是平行四边形法则的简化。7. 两个大小相等同时作用于一个物体上的两个力，当它们之间夹角为90时，其合力大小为F，当两力夹角为120时，合力大小为（）A.2FB.22F C.2F D.23F 8. 质量为 8kg 的物体，放在水平面上受到水平推力F=10N的作用，向右运动见图34 所示。若物体与水平面间的摩擦因数1.0，物体所受到的合力为（）（g 取 10N/kg）A. 大小为 2.0N，水平向右B. 大小为 2.0N，水平向左C. 大小为 12.8N，水平向右D. 0 F图 34 9. 下列各组共点力在一个平面内，合力可能为0 的是（）A. 15N 、5N、 6N B. 3N 、6N、4N C. 2N 、7N、10N D. 11N 、 7N 、14N 10. 在一个平面内的6 个共点力，相邻力的夹角均为60，大小如图35 示，则这 6 个力的合力为（）A. 0 B. 3N 与 6N的力同向C. 3N 与 5N的力同向D. 6N 与 5N的力同向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页4N5N1N6N3N2N图 35 11. 要将力 F 沿虚线分解为两个分力，哪些是无法分解的（）F1212FF1212F A B C D 图 36 12. 在图 37 中，球置于斜面与竖直挡板之间，把球的重力G分解为两个分力，下述正确的是（）A. 平行于斜面，垂直于斜面B. 垂直于斜面，垂直于挡板C. 垂直于档板，平行于斜面D. 平行于斜面，平行于挡板图 37 13. 在图 38 中，两段绳的连接点悬一重物。保持AB绳水平方向不变，BC沿逆时针缓慢转动，则AB 、BC绳的拉力大小变化是（）A. 增大，增大B. 减小，减小C. 减小，先增大后减小D. 减小，先减后增GABCD图 38 14. 一段轻绳，一端固定在桥上，另一端系一重物G。用一轻杆加一滑轮支起绳某一点使绳与竖直方向成60，如图 3 9所示。若轻杆可绕O点转动，轻杆与竖直方向成多大角能支撑住绳和重物，此时杆的支持力多大？图 39 15. 两人以水平拉力拉一物体沿地面上直线前进，若其中一人用力150N，与前进方向成30。另一人对物体施加力的最小值是多大？与前进方向成多大角？16. 图 310 中，三角形支架AB CA ，BC与竖直方向成60，AB 、BC均为轻杆，重物G=100N 。轻杆AB的拉力和 BC的支持力各多大？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页60BAC图 310 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页
