高考物理一轮复习-第二章-第二节-力的合成与分解ppt课件.ppt

第二节力的合成与分解第二节力的合成与分解一、力的合成一、力的合成1合力与分力合力与分力(1)定定义义：如果一个力：如果一个力_跟几个力共同作用的效果跟几个力共同作用的效果相同，相同，这这一个力就叫那几个力的一个力就叫那几个力的_，那几个力就叫，那几个力就叫这这个个力的力的_(2)关系：合力和分力是一种关系：合力和分力是一种_关系关系2共点力：共点力：作用在物体的作用在物体的_，或作用，或作用线线的的_交于交于一点的力一点的力3力的合成：力的合成：求几个力的求几个力的_的的过过程程产产生的效果生的效果合力合力分力分力等效替代等效替代同一点同一点延延长线长线合力合力4力的运算法力的运算法则则(1)三角形定三角形定则则：把两个矢量：把两个矢量_从而求出合矢量的方从而求出合矢量的方法法(如如图图所示所示)(2)平行四平行四边边形定形定则则：求互成角度的：求互成角度的_的合力，可以用的合力，可以用表示表示这这两个力的两个力的线线段段为邻边为邻边作作_，这这两个两个邻边邻边之之间间的的对对角角线线就表示合力的就表示合力的_和和_首尾相首尾相连连两个力两个力平行四平行四边边形形大小大小方向方向二、力的分解二、力的分解1概念：概念：求一个力的求一个力的_的的过过程程2遵循的法遵循的法则则：_定定则则或或_定定则则3分解的方法分解的方法(1)按力按力产产生的生的_进进行分解行分解(2)_分解分解三、矢量和三、矢量和标标量量1矢量矢量既有大小又有既有大小又有_的物理量的物理量,相加相加时时遵循遵循_定定则则.2标标量量只有大小没有只有大小没有_的物理量，求和的物理量，求和时时按算按算术术法法则则相加相加分力分力平行四平行四边边形形三角形三角形实际实际效果效果正交正交方向方向平行四平行四边边形形方向方向11.(2013高考上海卷改高考上海卷改编编)两个共点力两个共点力F1、F2大小不同，它大小不同，它们们的合力大小的合力大小为为F，则则()AF1、F2同同时时增大一倍，增大一倍，F也增大一倍也增大一倍BF1、F2同同时时增加增加10 N，F也增加也增加10 NCF1增加增加10 N，F2减少减少10 N，F一定不一定不变变D若若F1、F2中的一个增大，中的一个增大，F一定增大一定增大12.如如图图所示，所示，F1、F2、F3恰好构成封恰好构成封闭闭的直角三角形，的直角三角形，这这三个力的合力最大的是三个力的合力最大的是()AC2将物体所受重力按力的效果将物体所受重力按力的效果进进行分解，下列行分解，下列图图中中错误错误的是的是()C3下列各下列各组组物理量中全部是矢量的是物理量中全部是矢量的是()A位移、速度、加速度、力位移、速度、加速度、力B位移、位移、长长度、速度、度、速度、电电流流C力、位移、速率、加速度力、位移、速率、加速度D速度、加速度、力、速度、加速度、力、电电流流A力的合成方法及合力范力的合成方法及合力范围围的确定的确定1共点力合成的方法共点力合成的方法(1)作作图图法法(2)计计算法：根据平行四算法：根据平行四边边形定形定则则作出示意作出示意图图，然后利用解三，然后利用解三角形的方法求出合力角形的方法求出合力.2合力范合力范围围的确定的确定(1)两个共点力的合力范两个共点力的合力范围围：|F1F2|FF1F2.(2)三个共面共点力的合力范三个共面共点力的合力范围围最大最大值值：三个力同向：三个力同向时时,其合力最大其合力最大,为为FmaxF1F2F3.最小最小值值：以：以这这三个力的大小三个力的大小为边为边，如果能，如果能组组成封成封闭闭的三角的三角形，形，则则其合力的最小其合力的最小值为值为零，即零，即Fmin0；如不能，；如不能，则则合力的合力的最小最小值值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值绝对值,Fmin|F1(F2F3)|(F1为为三个力中最大的力三个力中最大的力)特特别别提醒：提醒：(1)两个分力一定两个分力一定时时，夹夹角角越大，合力越小越大，合力越小(2)合力一定，两等大分力的合力一定，两等大分力的夹夹角越大，两分力越大角越大，两分力越大(3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力的大小合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力的大小 某物体同某物体同时时受到同一平面内的三个共点力作用，在如受到同一平面内的三个共点力作用，在如图图所示的四种情况中所示的四种情况中(坐坐标纸标纸中每格的中每格的边长边长表示表示1 N大小的力大小的力)，该该物体所受的合外力大小正确的是物体所受的合外力大小正确的是()A甲甲图图中物体所受的合外力大小等于中物体所受的合外力大小等于4 NB乙乙图图中物体所受的合外力大小等于中物体所受的合外力大小等于2 NC丙丙图图中物体所受的合外力大小等于中物体所受的合外力大小等于0D丁丁图图中物体所受的合外力等于中物体所受的合外力等于0D思路点思路点拨拨解答本解答本题时应题时应把握以下两点：把握以下两点：(1)各分力之各分力之间间关系特殊的，可直接根据特殊关系求合力关系特殊的，可直接根据特殊关系求合力(2)各分力之各分力之间间关系不明关系不明显显的，可采用正交分解法求合力的，可采用正交分解法求合力解析解析甲甲图图中，先将中，先将F1与与F3合成，然后再由勾股定理求得合成，然后再由勾股定理求得合力大小等于合力大小等于5 N，选项选项A错误错误；乙；乙图图中，先将中，先将F1与与F3正交分正交分解，再合成，求得合力大小等于解，再合成，求得合力大小等于5 N，选项选项B错误错误；丙；丙图图中，中，可将可将F3正交分解，求得合力大小等于正交分解，求得合力大小等于6 N，选项选项C错误错误；根据；根据三角形定三角形定则则，丁，丁图图中合力等于中合力等于0，选项选项D正确正确名名师归纳师归纳(1)力的大小和方向一定力的大小和方向一定时时，其合力也一定，其合力也一定(2)作作图图法求合力，需法求合力，需严严格用同一格用同一标标度作出力的度作出力的图图示，作出示，作出规规范的平行四范的平行四边边形形(3)解析法求合力，只需作出力的示意解析法求合力，只需作出力的示意图图，对对平行四平行四边边形的作形的作图图要求也不太要求也不太严严格，重点是利用数学方法求解格，重点是利用数学方法求解1如如图图，用相同的，用相同的弹弹簧秤将同一个重物簧秤将同一个重物m，分，分别别按甲、乙、按甲、乙、丙三种方式丙三种方式悬悬挂起来，挂起来，读读数分数分别别是是F1、F2、F3、F4，已知，已知30,则则有有()AF4最大最大 BF3F2CF2最大最大 DF1比其他各比其他各读读数都小数都小解析：由平衡条件可知解析：由平衡条件可知:F2cos mg,2F3cos mg,F4mg,F1mgtan，因此可知，因此可知选项选项A、B、D错误错误,正确正确选项为选项为C.C力的两种分解方法力的两种分解方法1效果分解效果分解(1)把力按把力按实际实际效果分解的一般思路效果分解的一般思路(2)力的效果分解的力的效果分解的实实例分析例分析重力分解重力分解为为使物体沿斜面向使物体沿斜面向下的力下的力F1mgsin 和使物和使物体体压紧压紧斜面的力斜面的力F2mgcos.2.正交分解法正交分解法(1)定定义义：将已知力按互相垂直的两个方向：将已知力按互相垂直的两个方向进进行分解的方法行分解的方法.(2)建立坐建立坐标轴标轴的原的原则则：一般：一般选选共点力的作用点共点力的作用点为为原点，在静原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力力学中，以少分解力和容易分解力为为原原则则(即尽量多的力在坐即尽量多的力在坐标轴标轴上上)；在；在动动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为为坐坐标轴标轴建立坐建立坐标标系系(3)方法：物体受到多个力作用方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3，求合力，求合力F时时，可把各力沿相互垂直的可把各力沿相互垂直的x轴轴、y轴轴分解分解 (2014厦厦门门高三高三检测检测)在科学研究中，可以用在科学研究中，可以用风风力力仪仪直直接接测测量量风风力的大小，其原理如力的大小，其原理如图图所示所示仪仪器中一根器中一根轻质轻质金属金属丝丝下下悬悬挂着一个金属球，无挂着一个金属球，无风时风时，金属，金属丝竖丝竖直下垂；当受到直下垂；当受到沿水平方向吹来的沿水平方向吹来的风时风时，金属，金属丝丝偏离偏离竖竖直方向直方向一个角度一个角度风风力越大力越大,偏角越大偏角越大.通通过传过传感器感器,就就可以根据偏角的大小可以根据偏角的大小测测出出风风力的大小求力的大小求风风力力大小大小F跟金属球的跟金属球的质质量量m、偏角、偏角之之间间的关系的关系思路点思路点拨拨根据力的根据力的实际实际效果或正交分解法求解效果或正交分解法求解解析解析法一：法一：(力的效果分解法力的效果分解法)重力有两个作用效果：使重力有两个作用效果：使金属球抵抗金属球抵抗风风的吹力和使金属的吹力和使金属丝丝拉拉紧紧，所以可以将重力沿水，所以可以将重力沿水平方向和金属平方向和金属丝丝的方向的方向进进行分解，如行分解，如图图甲所示，由几何关系甲所示，由几何关系可得可得FFmgtan.法二：法二：(正交分解法正交分解法)以金属球以金属球为为坐坐标标原点，取水平方向原点，取水平方向为为x轴轴，竖竖直方向直方向为为y轴轴，建立坐，建立坐标标系，如系，如图图乙所示乙所示根据平衡条件有根据平衡条件有Fx合合Tsin F0Fy合合Tcos mg0解得解得Fmgtan.答案答案Fmgtan 名名师归纳师归纳解答力的分解解答力的分解问题时应问题时应注意的注意的问题问题(1)选选取原取原则则选选用哪一种方法用哪一种方法进进行力的分解要行力的分解要视视情况而定，一般来情况而定，一般来说说，当物体受到三个或三个以下的力当物体受到三个或三个以下的力时时，常利用三角形法或按，常利用三角形法或按实实际际效果效果进进行分解，若行分解，若这这三个力中，有两个力互相垂直，可三个力中，有两个力互相垂直，可选选用正交分解法用正交分解法当物体受到三个以上的力当物体受到三个以上的力时时，常用正交分解法，常用正交分解法(2)正交分解的技巧：一般情况下，正交分解的技巧：一般情况下，应应用正交分解法建立坐用正交分解法建立坐标标系系时时，应应尽量使所求量尽量使所求量(或未知量或未知量)“落落”在坐在坐标轴标轴上，上，这样这样解解方程方程较简单较简单2.(2014福建六校福建六校联联考考)某某压压榨机的榨机的结结构示意构示意图图如如图图所示，其所示，其中中B为为固定固定铰链铰链，若在，若在A铰链处铰链处作用一垂直于壁的力作用一垂直于壁的力F，则则由由于力于力F的作用，使滑的作用，使滑块块C压紧压紧物体物体D，设设C与与D光滑接触，杆光滑接触，杆的重力及滑的重力及滑块块C的重力不的重力不计计，图图中中a0.5 m，b0.05 m，则则物体物体D所受所受压压力的大小与力力的大小与力F的比的比值为值为()A4 B5C10 D1B辅辅助助图图法求解力的合成、分解法求解力的合成、分解问题问题范例范例(2012高考上海卷高考上海卷)已知两个共点力的合力已知两个共点力的合力为为50 N，分，分力力F1的方向与合力的方向与合力F的方向成的方向成30角角,分力分力F2的大小的大小为为30 N则则()AF1的大小是唯一的的大小是唯一的 BF2的方向是唯一的的方向是唯一的CF2有两个可能的方向有两个可能的方向 DF2可取任意方向可取任意方向C解析解析作合力的作合力的图图示如示如图图，然后以合力，然后以合力F的末端的末端为圆为圆心、以心、以F2的大小的大小(30 N)为为半径画半径画圆圆弧，因弧，因为为F230 NFsin 30，所以，所以圆圆弧与分力弧与分力F1的作用的作用线线有两个交点，所以有两个交点，所以F2的方向和的方向和F1的大的大小就有两种可能，因此小就有两种可能，因此C正确正确总结总结提升提升对对力分解的唯一性判断、分力最小力分解的唯一性判断、分力最小值值的的计计算以算以及合力与分力及合力与分力夹夹角最大角最大值值的的计计算，当力的大小不算，当力的大小不变变方向改方向改变变时时，通常采取作，通常采取作图图法，法，优优点是直点是直观观、简简捷捷3两个共点力大小分两个共点力大小分别为别为F110 N，F25 N，两力方向，两力方向夹夹角可在角可在0180连续变连续变化，求：合力与化，求：合力与F1的最大的最大夹夹角和此角和此时时合力的大小合力的大小对称法解决非共面力问题对称法解决非共面力问题D总结总结提升提升本本题题考考查查的是力的合成，的是力的合成，实际实际是合成特例的延是合成特例的延伸，此伸，此类问题类问题的求解一定要注意的求解一定要注意结结构构对对称特点和合成特例的称特点和合成特例的综综合合应应用此用此类类考考题还题还会会进进一步在一步在结结构构对对称上称上进进行衍生衍行衍生衍生的形式多种多生的形式多种多样样，即由平面等大二力合成衍生到平面多个，即由平面等大二力合成衍生到平面多个对对称力合成，或衍生到空称力合成，或衍生到空间间多个多个对对称力合成称力合成A