2022年高一物理同步辅导教材 .pdf

《2022年高一物理同步辅导教材 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高一物理同步辅导教材 .pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高一物理同步辅导教材（第 2 讲）受力分析，力的合成，力的分解【教学内容】本周教学内容为受力分析，力的合成，力的分解。【教学目标】1、会正确地进行受力分析。2、从力产生效果的等效性理解合力、分力的概念。3、掌握用力的平行四边形法则进行力的合成和分解的方法。【知识讲解】一、受力分析受力分析是力学研究的重要步骤，也是正确分析和解决力学问题的关键之一。对物体进行受力分析的基本程序为：第一步：确定研究对象，想象中将研究对象从周围物体中隔离出来；第二步：严格按“ 先重力，后弹力，再摩擦力” 的顺序分析。第三步：复检。常见的错误及防范的办法：1、多画力。 研究对象不明， 错将其他物体受到的力画入。虚构力，

2、将不存在的力画入。将合力或分力重复画入。要防止多画力。第一，彻底隔离研究对象。第二，每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。2、少画力。少画力往往是由受力分析过程混乱所致，因此要严格按顺序分析。分析弹力和摩擦力时，所有接触点都要分析到。3、错画力。即把力的方向画错。防范办法是要按规律作【例析 1】1、 对下列物体进行受力分析。（1） 静止斜靠在光滑竖直墙壁和粗糙水平地面上的梯子A。【分析】看清楚题目的条件，光滑的竖直墙壁，所以有弹力但无摩擦力，要判断地面对梯子的摩擦力方向。可假设地面光滑判断梯子下端和对地面可能的运动方向，进而确定 f 的方向。图 1 （ 2）沿光滑斜面下滑的物体A。【分析】：

3、不要添加沿斜面向下的“ 下滑力 ” 。（ 3）在真空中沿弧线摆动的小球A。图 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 【分析】：不要添加沿圆弧方向的“ 摆动力 ” 。【思考】 ：对下列两只静止小球进行受力分析。图 4 【提示】：第一只小球不受到摩擦力，第2 只小球受到向上的摩擦力。二、力的合成。1、合力与分力。如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这一个力叫做那几个力的合力，而那

4、几个力叫做这个力的分力。注意： 1、合力与分力的等效关系。2、合力是几个分力的效果力，并不是单独存在的一个力。三、共点力的合成。1、共点力作用点相同或作用线通过同一点的力叫做共点力。2、已知分力求合力的过程，叫做力的合成。常见力的合成有以下几种情况：（1）求同一直线上两个共点力F1，F2 的合力，当F1，F2 同向时，则F 合=F1+F2；当 F1，F2 反向时，则F 合=|F1-F2| 。（2）求两个互成角度的共点力的合力，常用平行四边形定则，对于给定的两个共点力，用平行四边形定则所求得的合力是唯一确定的，合力的大小有以下几种特点：两分力的夹角在0 到 180 之间，其合力随两分力夹角的增大

5、而减小。|F1-F2|F合F1+F2合力可以大于，等于或小于某一分力。（3）求不在一直线的三个或三个以上共点力的合力，需连续运用平行四边形定则。【例析 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、合力大小随着两力夹角的增大而增大B、合力大小一定大于分力中最大者。C、两分力夹角小于180 时，合力随夹角的减小而增大。D、合力不能小于分力中最小者。【解析】：在分力大小不变的情况下，合力F 随 角增大面减小，随角的减小而增大，范围是 |F1-F2|FF1+F2, 所以 F 可以大于任一分力， 也可小于任一分力， 也可以等于某一分力，因此 C 正确。【思考 2】三个大小分别

6、为5N、10N 和 14N 的力，合力最大为N，最小为N【提示】：当三个力的方向相同时，合力最大，为三个分力之和，即29N；5N 和 10N 的两图 3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 个力的合力最大为15N，最小为 5N，当然也可能为14N。而如果这两个分力的合力为14N，恰与第三个分力的方向相反时，三个力的合力为最小值0。因此应填29，0。四、力的分解：1、力的分解是力的合成的逆运算。应用力的平行四边形定则，把

7、一个已知力分解成两个分力，可以有无数组结果，因为根据已知平行四边形的对角线可以做出无数个平行四边形。在实际中，要根据力的作用效果来分解一个力，这样就不只知道合力，而还要知道分解成两个分力的一些条件，在这种情况下，力的分解有了确定的结果，归纳如下：（1）已知一个力（大小和方向）和它的分力的方向，则两个分力有确定值，（2）已知一个力和它的分力，则另一分力有确定值。（3）已知一个力和它的一个分力的方向，则另一个分力有无数解，且有最小值（两分力方向垂直）注意：（1）一个分力和产生这个分力的力是同性质的力，且产生于同一物体，斜面上物体重力 G 的分力是沿斜面的分力和垂直于斜面的分力（此力不能说成是对斜面

8、的压力）。（2）合力和分力是等效替代的关系，不可同时考虑它们的作用，它们是“ 有你无我，有我无你 ” 的，否则就会使力的作用效果加倍。2、实际问题中，分解一个力的步骤：（1）根据力 F 所产生的两个效果画出分力F1 和 F2 的方向。（2）根据平行四边形定则用作图法求出分力F1，F2 的大小，方向。（3）根据数学知识用计算法求出分力F1 和 F2 的大小。【例析 3】质量为 m 的物体静止在倾角为的斜面上 ,如图（ 5）求重力的分力。【解析】 此时重力有使物体下滑的趋势和使物体压紧斜面的效果，因此重力可以分解为沿斜面向下的F1 和垂直于斜面向下的F2，由于 F1 和 F2 垂直，所以F1=mg

9、 sin ， F2=mg cos。图 5 【思考 3】质量为 m 的光滑球，被挡板挡住，静止在倾角为的斜面上，（如图 6） ，求重力的分力。【提示】 此时重力有压紧挡板和压紧斜面的效果，所以， 此时重力就分解为垂直于挡板向左的力 F1 和垂直于斜面向下的力F2。F1=mg tg，F2=mg/cos 。图 6 【例析 4】质量为m 的物体挂在如图(7)所示的支架上静止，此时绳对B 点的拉力可分解为哪两个力？其分力大小为多少？【解析】此拉力有水平向右拉伸AB 的效果和压缩BC 的效果，因此，分解为水平向右的力F1 和沿杆 BC 向下的力 F2。由于此拉力与F1 垂直，则有F1=mg tg ，F2=

10、mg/cos 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图 7 【思考4】如图 (8)所示，装置处于静止，已知A、B 两点在同一水平面上，轻绳OA、OB与水平面夹角均为 ，物体所受重力为G，轻绳 OA 和 OB 所受拉力为多大？【提示】对结点O 的拉力 F 产生拉伸OA 和 OB 的两个效果，因此可分解为沿绳方向的力F1 和 F2，因为 OA=OB ，所以 F1、F2 大小相等，平行四边形为菱形，作另一对角线F1、F2

11、交 于C点 ， 在 直 角 三 角 形OF1C中 ，图 8 小结： 以上四个例题可以看出，同一个力在不同情况下，分力的大小和方向可能不同，因此力的分解要根据力的作用效果，具体问题，具体对待，切不可生搬硬套。【例析 5】已知三个力F1=20N，F2=30N，F3=40N ，作用在物体同一点上，它们之间的夹角为 120 ，求合力的大小和方向。【分析】 求不在一条直线上多个共点力的合力时，通常采用正交分解法，如求此三个共点力F1 F2 F3，可将它们分别投影到坐标轴上进行合成和分解：F1x=F1sin30 =10N F2y=F1cos30 =10N F2x=F2sin30 =15N F2y=F2co

12、s30 =15N 因此 Fx=F3F1XF2X=15N Fy=F1y+F2y=5N 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图 9 那么：【提示】如图 (10-a)所示，将 F2 分解为与 F2 同方向的 20N 和 10N 的力之和，将F3 分解为与 F3 同方向的两个20N 力之和，由于F1、F2 分解出的两个20N 力与 F1 大小相等，两两夹角为 120 ，其合力为零，因此图(10-b)中大小分别为10N、20N

13、，夹角为120 的两个力的合力即为所求合力。【能力训练】1、若 F1、F2 两个共点力的合力为F，则有（）A、合力 F 一定大于任一个分力B、合力的大小可能等于F1 也可能等于F2 C、合力有可能小于任一个分力D、合力 F 的大小随 F1、F2 间夹角的增大而减小2、两个共点力，一个是40N 另一个未知，合力大小是100N，则另一个力可能是（）A、20NB、40NC、80ND、150N 3、两个共点力的夹角固定不变，其合力为F，当其中一个力增大时，下述正确的是（）A、F 一定增大B、F 矢量可以不变C、F 可能增大，也可能减小D、当0 90，F 一定减小4、物体受到两个相反的力作用，二力大小F

14、1=5N，F2=10N ，现保持F1 不变，将F2从 10N 减小到零的过程，它们的合力大小变化情况是（）A、逐渐变小B、逐渐变大C、先变小后变大D、先变大后变小5、如图所示，合力F 的大小方向已知，将F分解为两个分力F1 和 F2，其中 F1 的大小已知，且F1时，肯定有两组解D、当 F-2=时，有唯一组解6、 如图，将力 F 分解为两分力F1 和 F2， F 的大小方向已知， F2 与 F 的夹角为 （Fsin时，肯定有两组解B、FF1Fsin时，肯定有两组解C、F1Fsin 时，有唯一组解D、F1NO，则在不断增加重物 G 的重力过程中（）A、ON 先被拉断B、OM 先被拉断C、OM 与

15、 ON 同时被拉断D、无法确定哪条绳子先被拉断8 、 两 个 共 点 力F1=10N ， F2=5N ， 其 二 力 合 力F的 数 值 范 围 F。9、将 20N 的力解为两个互相垂直的力，其中一个分力是12N，那么为一个分力大小应是N。10、实验题给你两只弹簧秤，一根橡皮条，一张白纸，一块长方形木板，两根细绳，图钉若干等物品来做互成角度的两个力的合成实验。实验中主要应进行的步骤有：A、 只用一个弹簧秤， 通过细绳把橡皮条拉到O 点，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，按比例作出这个力的F 的图示；B、 记下两个弹簧秤的读数及绳和橡胶皮条结点的位置；C、 作出 F1 和 F2 的合力 F，比较 F

16、 和 F ；D、 把橡皮条的端固定在板上的A 点，用两根细绳系在橡皮条的另一端；E、 用图钉把白纸固定在木板的适当位置；F、 通过细绳用两个弹簧互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长使结点达某一位置；G、 描下两绳方向在纸上按比例作出F1 和 F2 的图示；将上述各步骤按实验顺序写出其编码：11、画出下列图中物体A 的受力示意图，其中（1） （2）两图中物体A 静止， （3） （4）两图中 A 向右做匀速直线运动，A 与其他物体的接触面不光滑。12、在研究两个共点力合成的实验中得到如图所示的合力F 与两个分力的夹角的关系名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - -

17、 - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 图，问：（1） 两个分力的大小各是多少？（2）合力的变化范围是多少？13、质量为16kg 的木块，放在倾角为60 的斜面上，木块与斜面间的动摩擦因数为0.15，求木块受到的合力的大小及方向？【能力训练答案】1、BCD 2、CD 3、 C 4、C 5、A 6、BD7、A 8、5N，15N 9、16 10、EDFBGAC 11、略12、F1=8N ，F2=6N，2N F14N13、124N，沿斜面向下。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -