高中物理《力的分解》(课堂PPT).ppt

第三章第三章 相互作用相互作用 力力 的的 分分 解解11 1 什么是合力什么是合力.2 2 什么是力的合成什么是力的合成3 3 力的合成运算法则：力的合成运算法则：复复 习习 ：以表示这两个力的线段为邻边作平行四边以表示这两个力的线段为邻边作平行四边形形,这两个邻边之间的对角线就代表合力这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。的大小和方向。F F1 1F F2 2oF平行四边形定则平行四边形定则2合力合力F F分力分力F F1 1和和F F2 2 等效替代等效替代一、力的分解一、力的分解 求一个已知力的分力的过程叫做力的分解。求一个已知力的分力的过程叫做力的分解。二、力的分解二、力的分解 平行四边形定则平行四边形定则力的分解是力的合成的逆运算力的分解是力的合成的逆运算合合 成成分分 解解3F如果没有其它限制，对于同一条对角线，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可以作出无数个不同的平行四边形45F2FF1例例1 1：放在水平地面上的物体受到一个斜：放在水平地面上的物体受到一个斜向上方的拉力向上方的拉力F F的作用的作用,F,F与水平方向成与水平方向成角角,如图所示如图所示.怎样把力怎样把力F F分解分解?它的两个分它的两个分力的大小、方向如何？力的大小、方向如何？按力所产生的实际作用效果进行分解按力所产生的实际作用效果进行分解6能解决什么问题能解决什么问题 GGOOG1=G sinG2=G cos例例2：把一个物体放在倾角为：把一个物体放在倾角为的斜面的斜面上，物体受到竖直向下的重力，应该上，物体受到竖直向下的重力，应该怎样将重力分解？怎样将重力分解？思考：随着斜面的倾角思考：随着斜面的倾角增大增大G1 G2如何变化？如何变化？78 练习练习 光滑小球静止在斜面和挡板之光滑小球静止在斜面和挡板之间，小球所受的重力为间，小球所受的重力为G,求小球对挡求小球对挡板和斜面的压力。板和斜面的压力。F1/G=tan F1=G tan G/F2=cos F2=G/cos GF1F29 例例3.如图所示，悬挂物体的重力为如图所示，悬挂物体的重力为G，杆重不计，绳子，杆重不计，绳子OA与杆与杆OB的夹的夹 角角为为，求，求OA绳子和杆绳子和杆 OB所受到的力所受到的力OABGG1G2F F2 2F F1 1GGT T1 1T T2 2?(练习：在一根细线上用轻练习：在一根细线上用轻质挂钩悬挂一重为质挂钩悬挂一重为G G的物的物体，挂钩与细线之间的摩体，挂钩与细线之间的摩擦忽略不计。已知细线所擦忽略不计。已知细线所成的张角为成的张角为，求细线的，求细线的张力为多大？张力为多大？OOG/2G/2F F1 1/2/2(解解解解:/2/211思考与讨论：在日常生活中思考与讨论：在日常生活中思考与讨论：在日常生活中思考与讨论：在日常生活中有时会碰到这种情况：当载有时会碰到这种情况：当载有时会碰到这种情况：当载有时会碰到这种情况：当载重卡车陷于泥坑中时，汽车重卡车陷于泥坑中时，汽车重卡车陷于泥坑中时，汽车重卡车陷于泥坑中时，汽车驾驶员按图所示的方法，用驾驶员按图所示的方法，用驾驶员按图所示的方法，用驾驶员按图所示的方法，用钢索把载重卡车和大树栓紧，钢索把载重卡车和大树栓紧，钢索把载重卡车和大树栓紧，钢索把载重卡车和大树栓紧，在钢索的中央用较小的垂直在钢索的中央用较小的垂直在钢索的中央用较小的垂直在钢索的中央用较小的垂直于钢索的侧向力就可以将载于钢索的侧向力就可以将载于钢索的侧向力就可以将载于钢索的侧向力就可以将载重卡车拉出泥坑，你能否用重卡车拉出泥坑，你能否用重卡车拉出泥坑，你能否用重卡车拉出泥坑，你能否用学过的知识对这一方法作出学过的知识对这一方法作出学过的知识对这一方法作出学过的知识对这一方法作出解释。解释。解释。解释。F F1 1F F2 2F FOO为什么为什么四两可以拨千斤四两可以拨千斤？12斧斧思考与讨论思考与讨论 为什么为什么刀刃的夹角越小刀刃的夹角越小（刀刃越薄）越锋（刀刃越薄）越锋利？利？OOF F13 如图所示，绳子如图所示，绳子MO与与NO所能承受的最大所能承受的最大拉力相同，长度拉力相同，长度MONO，则在不断增加，则在不断增加重物重物G的重力过程中（绳的重力过程中（绳OG不会被拉断）不会被拉断）（）A、ON先被拉断先被拉断 B、OM先被拉断先被拉断 C、OM和和ON同时被拉断同时被拉断 D、无法确定哪条绳子先被拉断、无法确定哪条绳子先被拉断GOMNNGG1G2A合力合力F F分力分力F F1 1和和F F2 2合成合成分解分解 等效替代等效替代一、力的分解一、力的分解 求一个已知力的分力的过程叫做力的分解求一个已知力的分力的过程叫做力的分解 力的分解是力的合成的逆运算力的分解是力的合成的逆运算 二二.力的分解原则力的分解原则 （按力所产生的实际作用效果进行分解）（按力所产生的实际作用效果进行分解）三、力的分解三、力的分解 方法方法 平行四边形定则平行四边形定则 （矢量运算法则）（矢量运算法则）课堂小结：课堂小结：15什么是力的分解什么是力的分解用几个分力来等效替代一个力用几个分力来等效替代一个力用几个分力来等效替代一个力用几个分力来等效替代一个力1合力合力F F分力分力F F1 1和和F F2 2合成合成分解分解等效替代等效替代求一个力的分力叫做力的分解求一个力的分力叫做力的分解求一个力的分力叫做力的分解求一个力的分力叫做力的分解16力的正交分解力的正交分解 （1）力的正交分解法：把力沿着两个选）力的正交分解法：把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分解法。解法。（2）正交分解的原理：一条直线上的两个或两个以上的力）正交分解的原理：一条直线上的两个或两个以上的力,其其合力可由代数运算求得合力可由代数运算求得.当物体受到多个力作用当物体受到多个力作用,并且这几个力只并且这几个力只共面不共线时共面不共线时,其合力用平行四边形定则求解很不方便其合力用平行四边形定则求解很不方便,为此建为此建立一个直角坐标系立一个直角坐标系,先将各力正交分解在两条互相垂直的坐标轴先将各力正交分解在两条互相垂直的坐标轴上上,分别求出两个不同方向的合力分别求出两个不同方向的合力Fx和和Fy,然后可以由然后可以由 ,求合力。求合力。一个物体受到四个力的作用，已知一个物体受到四个力的作用，已知F1=1N，方向正东；，方向正东；F2=2N，方向东偏，方向东偏北北600，F3=N，方向西偏北，方向西偏北300；F4=4N，方向东偏南，方向东偏南600，求物体所受的，求物体所受的合力。合力。F1F2F3F4xyF2xF2yF3yF3xF4xF4y600300600F1F2F3F4xyF2xF2yF3yF3xF4xF4y600300600Fy=NFx=-1/2 NF=1Nxy如图所示，电灯的重力为如图所示，电灯的重力为G G，OAOA绳与顶板绳与顶板间的夹角为间的夹角为4545度，度，0B0B绳子水平，则绳子水平，则0A0A绳绳所受的拉力所受的拉力F F1 1是多少？是多少？OBOB绳所受的拉力绳所受的拉力F F2 2是多少？是多少？22 质量为质量为m的木箱在拉力的木箱在拉力F的作用下，在水平地的作用下，在水平地面上做匀速运动，如图所示，已知木箱与地面面上做匀速运动，如图所示，已知木箱与地面间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，那么物体受到的滑动摩，那么物体受到的滑动摩擦力应为擦力应为 （）A.mg B.(mg+F sin)C.(mg-F tan)D.FcosFD如图示，将质量分布均匀、重为如图示，将质量分布均匀、重为G G、半径、半径为为R R的光滑圆球用长度也为的光滑圆球用长度也为2R2R的细绳拴在竖直的细绳拴在竖直墙壁上要求得绳子对球的拉力墙壁上要求得绳子对球的拉力F FT T和墙对球和墙对球的支持力的支持力F FN N，通常有力的合成、力的分解和，通常有力的合成、力的分解和正交分解三种方法请你：正交分解三种方法请你：(1)(1)画出这三种求解方法的力的示意图在力画出这三种求解方法的力的示意图在力的合成方法中，要说明合力是哪两个力的合的合成方法中，要说明合力是哪两个力的合力，在力的分解中，请对重力进行分解力，在力的分解中，请对重力进行分解(2)(2)从三种方法中任选一种方法，从三种方法中任选一种方法，解出绳子对球的拉力解出绳子对球的拉力FT和墙对球和墙对球的支持力的支持力F F 的大小的大小24 如图所示，重量为如图所示，重量为G的物体的物体A，用与，用与竖直线角竖直线角的力的力F 推着靠在竖直的动摩擦推着靠在竖直的动摩擦因数为因数为的墙壁上，若物体恰好能沿墙壁的墙壁上，若物体恰好能沿墙壁匀速下滑，求推力的大小。匀速下滑，求推力的大小。GNFf水平方向合力为零水平方向合力为零竖直方向合力为零竖直方向合力为零F1氢气球重为氢气球重为10N10N，所受空气浮力为，所受空气浮力为16N16N，由，由于受水平风力于受水平风力F F作用，使系氢气球的绳子作用，使系氢气球的绳子和地面成和地面成6060度角，如图所示，求：度角，如图所示，求：（1 1）绳子的拉力）绳子的拉力F F；（2 2）气球受到的水平风力）气球受到的水平风力F F1 1。26 质量为质量为m的物块，放在质量为的物块，放在质量为M的斜面的斜面体上，如图所示。当在物块体上，如图所示。当在物块m上施加一个上施加一个水平力水平力F,且且F由零逐渐加大到由零逐渐加大到 Fm 的过程的过程中，物块和斜面体仍保持静止状态。中，物块和斜面体仍保持静止状态。在此在此过程中，下列判断正确的是过程中，下列判断正确的是 （）A.斜面体对物块斜面体对物块m的支持力逐渐增大的支持力逐渐增大 B.斜面体对物块斜面体对物块m的支持力不变的支持力不变 C.地面对斜面体的支持力逐渐增大地面对斜面体的支持力逐渐增大 D.地面对斜面体的支持力保持不变地面对斜面体的支持力保持不变ABC把两个矢量首尾相接从把两个矢量首尾相接从而求出合矢量，这个方而求出合矢量，这个方法叫做法叫做三角形定则三角形定则。四、三角形定则四、三角形定则矢量和标量：矢量和标量：1矢矢量量：在在物物理理学学中中，有有大大小小,有有方方向向,又又遵遵守平行四边形定则的物理量叫做矢量守平行四边形定则的物理量叫做矢量2标标量量：在在物物理理学学中中，只只有有大大小小、没没有有方方向的物理量叫做标量向的物理量叫做标量29说一说说一说一个物体的速度一个物体的速度v1在一段时间内发生在一段时间内发生了变化了变化,变成了变成了v2,你能根据三角形定则你能根据三角形定则找出变化量找出变化量v吗吗?v1v2 v30 如图所示，绳长如图所示，绳长AB=8m，轻杆，轻杆BC=12m，墙上的两固定点墙上的两固定点AC=15m，所挂物体的重量，所挂物体的重量G=60N。求绳受到的拉力与杆受到的压力。求绳受到的拉力与杆受到的压力。ABCGF1F2由力三角形由力三角形BF1G和几何三角形和几何三角形ABC相似，则有：相似，则有：（1）已知一个力（合力）和两个力的方向，）已知一个力（合力）和两个力的方向，FOMNF1F2（2）已知合力的大小和方向，两个分）已知合力的大小和方向，两个分力的大小力的大小3.3.力分解唯一性条件的讨论：力分解唯一性条件的讨论：两个分力的大小两个分力的大小有惟一确定值，有惟一确定值，即可求得惟一的即可求得惟一的一对分力。一对分力。（4）已知合力）已知合力F 和分力和分力F1的方向与分力的方向与分力F2的大小，可作的大小，可作如下讨论：如下讨论：（1）当当900时：时：当当F2F sin，F1、F2和和F 不能构成闭合三角形不能构成闭合三角形,说说明无解，即这种情形下不能将明无解，即这种情形下不能将F分解为分解为F1和和F2一对分力一对分力 当当F2=F sin，F1=F cos，只有一对确定的分力，只有一对确定的分力 当当F2F，F1、F2和和F 构成惟一的三角形，构成惟一的三角形，即每一即每一个大小确定的个大小确定的F2对应惟一确定的对应惟一确定的F1。当当F sin F 2 F 有惟一解，有惟一解，F2 F 无解无解F1的方向的方向F1F2FF1F2FF1的方向的方向F1F2FF1F2（5）已知合力和两个分力的大小。）已知合力和两个分力的大小。如已知合力如已知合力F 和两个分力大小分别为和两个分力大小分别为F1、F2，当当F1+F2 F 时，有两解，如图所示，大小确定的时，有两解，如图所示，大小确定的 F1和和F2可构成两个三角形，一对分力中的可构成两个三角形，一对分力中的F1与另一与另一 对分力中的对分力中的F2大小相同，方向不同。大小相同，方向不同。F2F2F1F1FF2.2.已知合力和一个分力的大小和方向已知合力和一个分力的大小和方向 有唯一解有唯一解三、有条件限制的力的分解：三、有条件限制的力的分解：1.1.已知两分力的方向来分解力（力的方向按力所已知两分力的方向来分解力（力的方向按力所 产生的实际作用效果来确定）有唯一解产生的实际作用效果来确定）有唯一解3.3.已知合力和两个分力的大小已知合力和两个分力的大小（F F1 1+F+F2 2F FF F1 1-F-F2 2 )4.4.已知合力已知合力F F及一个分力的大小及一个分力的大小F F2 2和另一个分力和另一个分力F F1 1的的方向方向F当当F F2 2FsinFsin时时,无解无解当当F F2 2=Fsin=Fsin时时,一组解一组解当当FsinFFsinF2 2FFF时时,一组解一组解37