【优化探究】高考物理一轮复习 第2章第2单元课件 必修1.ppt

一、合力与分力一、合力与分力1定义：定义：如果一个力如果一个力 跟几个力跟几个力 所所产产生生的的 相同，相同，这这个力就叫做那几个力的合力，那几个力就叫做个力就叫做那几个力的合力，那几个力就叫做这这个力的分力个力的分力2合力与分力的关系：合力与分力的关系：合力与分力是合力与分力是 关系关系二、力的运算法二、力的运算法则则1力的平行四边形定则力的平行四边形定则求两个互成角度的共点力求两个互成角度的共点力F1、F2的合力，可以以力的示意的合力，可以以力的示意图图中中F1、F2的的线线段段为为 作作 ，该该两两邻边间邻边间的的 即表即表示合力的大小和方向如示合力的大小和方向如图图甲所示甲所示 产产生的效果生的效果 共同作用共同作用 效果效果 等效替代等效替代 邻边邻边 平行四平行四边边形形 对对角角线线 2力的三角形定则力的三角形定则把各个力依次把各个力依次 相接，则其合力就从第一个力的相接，则其合力就从第一个力的 指指向最后一个力的向最后一个力的 高中阶段最常用的是此原则的简化，即高中阶段最常用的是此原则的简化，即三角形定则如图乙所示三角形定则如图乙所示首尾首尾 首端首端 末端末端 三、合力与分力的大小关系三、合力与分力的大小关系1两个分力的大小一定两个分力的大小一定时时，合力随两分力，合力随两分力夹夹角的增大而角的增大而 2合力可能合力可能 分力，也可能分力，也可能 分力，也可能分力，也可能 分力分力 温馨提示温馨提示 力的合成必须遵循力的合成必须遵循“同物性同物性”和和“同时性同时性”的原则的原则“同物性同物性”是指待合成的诸力是作用在同一物体上的力是指待合成的诸力是作用在同一物体上的力“同时性同时性”是指待合成的诸力是同时存在的力是指待合成的诸力是同时存在的力减小减小 大于大于 小于小于 等于等于 合力的范围及共点力合成的常用方法 1合力范围的确定合力范围的确定(1)两个共点力的合成两个共点力的合成|F1F2|F合合F1F2即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向即两个力大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两力反向时，合力最小，为时，合力最小，为|F1F2|，当两力同向时，合力最大，为，当两力同向时，合力最大，为F1F2.(2)三个共点力的合成三个共点力的合成三个力共线且同向时，其合力最大，为三个力共线且同向时，其合力最大，为F1F2F3.任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之任取两个力，求出其合力的范围，如果第三个力在这个范围之内，则三个力的合力的最小值为零，如果第三个力不在这个范围内，内，则三个力的合力的最小值为零，如果第三个力不在这个范围内，则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝对则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝对值值 重点提示重点提示(1)合力与分力合力与分力间是一种等效替代关系，合力不一定是一种等效替代关系，合力不一定大于分力大于分力(2)三个共点力合成三个共点力合成时，其合力的最小，其合力的最小值不一定等于两个不一定等于两个较小的力小的力的和减去第三个的和减去第三个较大的力大的力 在在电线电线杆的两杆的两侧侧常用常用钢丝绳钢丝绳把它固定在地上，把它固定在地上，如如图图所示如果所示如果钢丝绳钢丝绳与地面的与地面的夹夹角角AB60，每条，每条钢丝绳钢丝绳的拉力都是的拉力都是300 N，试试用作用作图图法和解析法分法和解析法分别别求出两根求出两根钢丝绳钢丝绳作作用在用在电线电线杆上的合力杆上的合力 思路点拨思路点拨 求解此题应注意以下两点：求解此题应注意以下两点：(1)作图法求合力，须严格用同一标度作出力的图示，作出规范的作图法求合力，须严格用同一标度作出力的图示，作出规范的平行四边形平行四边形(2)解析法求合力，只须作出力的示意图，对平行四边形的作图要解析法求合力，只须作出力的示意图，对平行四边形的作图要求也不太严格，重点是利用数学方法求解求也不太严格，重点是利用数学方法求解 听课记录听课记录(1)作图法：如图所示，自作图法：如图所示，自O点引两条有向线段点引两条有向线段OC和和OD，夹角为，夹角为60.设定每单位长度表示设定每单位长度表示100 N，则，则OC和和OD的长度都是的长度都是3个单位长度，作出平行四边形个单位长度，作出平行四边形OCED，其对角线，其对角线OE就表示两个拉力就表示两个拉力F1、F2的合力的合力F，量得，量得OE长为长为5.2个单位长度个单位长度所以合力所以合力F1005.2 N520 N用量角器量得用量角器量得COEDOE30所以合力方向竖直向下所以合力方向竖直向下 答案答案 519.6 N 1如如图图所示，定滑所示，定滑轮轮用杆与天花板用杆与天花板连连接，一个物体由接，一个物体由绕过绕过定滑定滑轮轮的的绳绳拉着，分拉着，分别别用用图图中所示的三种情况拉住在中所示的三种情况拉住在这这三种情况下，三种情况下，若若绳绳的的张张力分力分别为别为T1、T2、T3，轴轴心心对对定滑定滑轮轮的支持力分的支持力分别为别为N1、N2、N3.滑滑轮轮的摩擦、的摩擦、质质量均不量均不计计，则则()AT1T2T3，N1N2N3BT1T2T3，N1N2N3CT1T2T3，N1N2N3DT1T2T3，N1N2N2N3，应选，应选A.答案：答案：A力的分解常用的两种方法 1力的效果分解法力的效果分解法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向；根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向；(2)再根据两个实际分力的方向画出力的作用线；再根据两个实际分力的方向画出力的作用线；(3)最后由平行四边形知识求出两分力的大小最后由平行四边形知识求出两分力的大小2正交分解法正交分解法把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别是物体受多个力的作把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别是物体受多个力的作用时，把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上去，然后分用时，把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上去，然后分别求每个方向上力的合力，把复杂的矢量运算转化为互相垂直方向上别求每个方向上力的合力，把复杂的矢量运算转化为互相垂直方向上的简单的代数运算其方法如下：的简单的代数运算其方法如下：(1)正确选择直角坐标系，通常选择重心位置为坐标原点，直角坐正确选择直角坐标系，通常选择重心位置为坐标原点，直角坐标系的选择应使尽量多的力在坐标轴上标系的选择应使尽量多的力在坐标轴上 重点提示重点提示 先将各力正交分解，再求出各坐先将各力正交分解，再求出各坐标轴上分力的合力，上分力的合力，最后将两个坐最后将两个坐标轴上的合力上的合力Fx和和Fy进行合成，从而求出物体所受合行合成，从而求出物体所受合力，力，这是一种常用的求合力的方法是一种常用的求合力的方法 如如图图所示，用所示，用绳绳AC与与BC吊起一重吊起一重50 N的物体，两的物体，两绳绳AC、BC与与竖竖直方向的直方向的夹夹角分角分别为别为30和和45.求求绳绳AC和和BC对对物体的拉力物体的拉力 思路点拨思路点拨 此题可以用平行四边形定则求解，但计算起来比此题可以用平行四边形定则求解，但计算起来比较麻烦，如果改用正交分解法计算，则简便得多较麻烦，如果改用正交分解法计算，则简便得多解析：解析：将将F2沿沿x轴和轴和y轴方向正交分解得：轴方向正交分解得：F2xF2sin 4510 NF2yF2cos 4510 N因因F2y与与F1等大反向抵消，等大反向抵消，故故F1与与F2的合力为的合力为F2x10 N，方向沿，方向沿x轴正方向，只有轴正方向，只有C正确正确答案：答案：C图解法分析力的变化问题 如如图图所示是所示是给墙给墙壁刷涂料用的壁刷涂料用的“涂料涂料滚滚”示意示意图图，使用，使用时时，用撑竿推着粘有涂料的涂料用撑竿推着粘有涂料的涂料滚滚沿沿墙墙壁上下壁上下缓缓滚动缓缓滚动，把涂料均匀地，把涂料均匀地粉刷到粉刷到墙墙上撑竿的重力和上撑竿的重力和墙墙壁的摩擦均不壁的摩擦均不计计，且撑竿足，且撑竿足够长够长，粉，粉刷工人站在离刷工人站在离墙墙壁一定距离壁一定距离处缓缓处缓缓上推涂料上推涂料滚滚，设该过设该过程中撑竿程中撑竿对对涂料涂料滚滚的推力的推力为为F1，涂料，涂料滚对墙滚对墙壁的壁的压压力力F2，则则()AF1增大，增大，F2减小减小BF1增大，增大，F2增大增大CF1减小，减小，F2减小减小 DF1减小，减小，F2增大增大 思路点拨思路点拨 解答本题时可应用图解法分析力解答本题时可应用图解法分析力的变化规律，但应注意以下几点：的变化规律，但应注意以下几点：(1)涂料滚缓缓滚动的含义涂料滚缓缓滚动的含义(2)墙对涂料滚的压力方向特点墙对涂料滚的压力方向特点(3)推力推力F1方向变化特点方向变化特点 听课记录听课记录 涂料滚受三个力的作用，重力、墙壁对涂料滚水平涂料滚受三个力的作用，重力、墙壁对涂料滚水平向左的弹力向左的弹力F2、撑竿对涂料滚的推力、撑竿对涂料滚的推力F1，重力的大小方向确定，重力的大小方向确定，墙壁对涂料滚的弹力方向确定、粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓墙壁对涂料滚的弹力方向确定、粉刷工人站在离墙壁某一距离处缓缓上推涂料滚，涂料滚受力始终平衡，缓上推涂料滚，涂料滚受力始终平衡，这三个力构成矢量三角形，使撑竿与墙壁间这三个力构成矢量三角形，使撑竿与墙壁间的夹角越来越小则矢量图变化如图所示，的夹角越来越小则矢量图变化如图所示，由图可知，当使撑竿与墙由图可知，当使撑竿与墙 壁间的夹角越来越壁间的夹角越来越小，小，F1、F2均减小，均减小，F2和和F2等大反向，等大反向，因此因此F1、F2均减小，均减小，C正确正确 答案答案 C1如如图图所示，静止在斜面上的重物的重力可分解所示，静止在斜面上的重物的重力可分解为为沿斜面方向沿斜面方向向下的分力向下的分力F1和垂直斜面方向的分力和垂直斜面方向的分力F2.关于关于这这两个分力，下列两个分力，下列说说法中正确的是法中正确的是()AF1作用在物体上，作用在物体上，F2作用在斜面上作用在斜面上BF2的性的性质质是是弹弹力力CF2就是物体就是物体对对斜面的正斜面的正压压力力DF1和和F2是物体重力的等效替代，是物体重力的等效替代，实际实际存在的就是重力存在的就是重力解析：解析：F1、F2仅是重力的两个分力，这两个力可以替代重力的效仅是重力的两个分力，这两个力可以替代重力的效果，所以果，所以D选项正确物体对斜面的正压力跟选项正确物体对斜面的正压力跟F2大小相等、方向相大小相等、方向相同，但二者作用在不同物体上，不是同一个力，所以同，但二者作用在不同物体上，不是同一个力，所以A、B、C错误错误答案：答案：D解析：解析：当两分力方向相反时合力最小，方向相同时合力最大，所当两分力方向相反时合力最小，方向相同时合力最大，所以合力的大小满足以合力的大小满足F1F2FF1F2.答案：答案：C3.(2011年苏州模拟年苏州模拟)如如图图所示是某同学所示是某同学为颈为颈椎病人椎病人设计设计的一个的一个牵牵引装置的示意引装置的示意图图，一根，一根绳绕过绳绕过两个定滑两个定滑轮轮和一个和一个动动滑滑轮轮后两端各后两端各挂着一个相同的重物，与挂着一个相同的重物，与动动滑滑轮轮相相连连的帆布的帆布带带拉着病人的拉着病人的颈颈椎椎(图图中是用手指代替中是用手指代替颈颈椎做椎做实验实验)，整个装置在同一，整个装置在同一竖竖直平面内如果直平面内如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是要增大手指所受的拉力，可采取的方法是()只增加只增加绳绳的的长长度；度；只增加重物的重量；只增加重物的重量；只将手指向下移只将手指向下移动动；只将手指向上移只将手指向上移动动 A B C D解析：解析：手指所受的拉力沿绳子方向的两个分力等于绳子中的张手指所受的拉力沿绳子方向的两个分力等于绳子中的张力，而绳子中的张力始终等于重物的重力，若动滑轮两侧绳子的力，而绳子中的张力始终等于重物的重力，若动滑轮两侧绳子的夹角保持不变，要让手指所受的拉力增大，应该增加重物的重量；夹角保持不变，要让手指所受的拉力增大，应该增加重物的重量；如果保持重物的重量不变，手指向下移，则动滑轮两侧绳子的夹如果保持重物的重量不变，手指向下移，则动滑轮两侧绳子的夹角变小，要继续保持平衡，手指所受的拉力将增大，角变小，要继续保持平衡，手指所受的拉力将增大，B正确正确答案：答案：B4举举重是中国代表重是中国代表团团在奥运会上重要的在奥运会上重要的夺夺金金项项目在目在举举重比重比赛赛中，运中，运动员举动员举起杠起杠铃时铃时必必须须使杠使杠铃铃平衡一定平衡一定时间时间，才能被裁判，才能被裁判视为视为挺挺(或抓或抓)举举成功运成功运动员动员可通可通过过改改变变两手握杠的距离来两手握杠的距离来调节举调节举起起时时双臂的双臂的夹夹角，运角，运动员举动员举重重时时可可视为视为双臂关于双臂关于竖竖直直对对称若双臂称若双臂夹夹角角变变大，大，则则下面关于运下面关于运动员动员保持杠保持杠铃铃平衡平衡时时手臂用力大小手臂用力大小变变化的化的说说法法正确的是正确的是()A不不变变 B增大增大C减小减小 D不能确定不能确定解析：解析：一个力分解为两个等大的分力时，夹角越小，分力越小；一个力分解为两个等大的分力时，夹角越小，分力越小；夹角越大，分力越大夹角越大，分力越大B正确正确答案：答案：B5如如图图所示，杆所示，杆AB重重20 N，为为了使杆了使杆处处于于竖竖直位置，用一根与直位置，用一根与竖竖直方向直方向为为30角的斜角的斜绳绳AC和一根沿水平方向的和一根沿水平方向的绳绳AD拉住杆，拉住杆，测测得得AC绳绳的拉力的拉力为为100 N.求：求：(1)水平水平绳绳AD的拉力是多少？的拉力是多少？(2)杆杆对对地面的地面的压压力力为为多少？多少？解析：解析：在具体的问题中，分清合力与分力是解题的关键，根据在具体的问题中，分清合力与分力是解题的关键，根据定义，合力是几个分力共同的作用效果，合力与分力间的关系是定义，合力是几个分力共同的作用效果，合力与分力间的关系是等效替代关系等效替代关系(1)设水平绳拉力为设水平绳拉力为F1，斜绳拉力为，斜绳拉力为F2.F1与与F2的合力的合力F是竖直向是竖直向下的，如图所示，由图可知：下的，如图所示，由图可知：F1F2sin 30100 N0.550 N.(2)FF2cos 30100 N0.866 86.6 N.杆对地面的压力：杆对地面的压力：FNGABF20 N86.6 N106.6 N.答案：答案：(1)50 N(2)106.6 N