受力分析力的合成与分解精选PPT.ppt
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1、关于受力分析力的合成与分解第1页,讲稿共46张,创作于星期日特别提示特别提示受力分析是高中物理的基础,它贯穿于力学、电受力分析是高中物理的基础,它贯穿于力学、电磁学等各部分磁学等各部分.正确地对研究对象进行受力分析是正确地对研究对象进行受力分析是解决问题的关键解决问题的关键.若受力分析出错,则若受力分析出错,则“满盘皆输满盘皆输”.受力分析单独考查的也有,但更多的是结合其他受力分析单独考查的也有,但更多的是结合其他知识解决综合性问题知识解决综合性问题.受力分析的重要依据 寻找对它的 物体;寻找产生的原因;寻找是否改变 (即是否产生加速度)或改变施力施力物体的运动状态物体的运动状态物体的形状物体
2、的形状第2页,讲稿共46张,创作于星期日二、力的合成二、力的合成1.1.合力与分力合力与分力 (1)(1)定义:当一个物体受到几个力的共同作用时定义:当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效 果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做 那几个力的那几个力的 ,原来的几个力叫做,原来的几个力叫做 .(2)(2)逻辑关系:合力和分力是一种逻辑关系:合力和分力是一种 关系关系.2.2.共点力:作用在物体的共点力:作用在物体的 ,或作用线的,或作用线的 交于一点的力交于一点的力.3.
3、3.力的合成:求几个力的力的合成:求几个力的 的过程的过程.合力合力分力分力等效替代等效替代同一点同一点延长延长线线合力合力第3页,讲稿共46张,创作于星期日4.4.力的运算法则:力的运算法则:(1)(1)平行四边形定则:求两个互成角度的平行四边形定则:求两个互成角度的 的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作 ,这两个邻边之间的对角线就表示合,这两个邻边之间的对角线就表示合 力的力的 和和 .(2)(2)三角形定则:把两个矢量三角形定则:把两个矢量 从而求出从而求出 合矢量的方法(如图合矢量的方法(如图1 1所示)所示).共点力共点力平平行四边形行四边
4、形方向方向首尾相接首尾相接大小大小图图1 1第4页,讲稿共46张,创作于星期日名师点拨名师点拨1.1.合力不一定大于分力合力不一定大于分力.2.2.合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代关系关系.三、力的分解三、力的分解1.1.概念:求一个力的概念:求一个力的 的过程的过程.2.2.遵循原则:遵循原则:定则或定则或 定则定则.3.3.分解的方法:分解的方法:(1 1)按力产生的)按力产生的 进行分解进行分解.(2 2)分解分解.分力分力平等四边形平等四边形三角形三角形正交正交效果效果第5页,讲稿共46张,创作于星期日热点聚焦热点聚焦热点一热点一 受力分
5、析常用的方法及步骤受力分析常用的方法及步骤1.1.整体法与隔离法整体法与隔离法整体法 隔离法概念 将加速度相同的几个物体作为一个整体来分析的方法 将研究对象与周围物体分隔开分析的方法 选用原则 研究系统外的物体对系统整体的作用力或系统整体的加速度 研究系统内物体之间的相互作用力注意问题 受力分析时不要再考虑系统内物体间的相互作用力 一般隔离受力较少的物体 第6页,讲稿共46张,创作于星期日2.2.假设法假设法 在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可 先对其作出存在或不存在的情况假设,然后再先对其作出存在或不存在的情况假设,然后再 就该力存在与否对物体运
6、动状态影响的不同来就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来 判断该力是否存在判断该力是否存在.特别提示特别提示 整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用:整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用:(1)(1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时,当所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必 考虑内力的作用考虑内力的作用.(2)(2)当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应 用隔离分析法,这时系统中物体间相互作用的用隔离分析法,这时系统中物体间相互作用的 内力就会变为各个独立物体的外力内力就会变
7、为各个独立物体的外力.第7页,讲稿共46张,创作于星期日3.3.受力分析的步骤受力分析的步骤第8页,讲稿共46张,创作于星期日特别提示特别提示1.1.受力分析时,有些力的大小和方向不能准确确受力分析时,有些力的大小和方向不能准确确定下来,必须根据物体受到的能够确定的几个力定下来,必须根据物体受到的能够确定的几个力的情况和物体的运动状态判断出未确定的力的情的情况和物体的运动状态判断出未确定的力的情况,要确保受力分析时不漏力、不添力、不错力况,要确保受力分析时不漏力、不添力、不错力.2.2.对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其施力物体,不能无中生有,例如
8、,物体做离心运施力物体,不能无中生有,例如,物体做离心运动时,有可能会错把动时,有可能会错把“离心力离心力”当作物体受的力当作物体受的力.3.3.合力和分力不能重复考虑,合力和分力不能重复考虑,“性质力性质力”与与“效果力效果力”不能重复考虑不能重复考虑.第9页,讲稿共46张,创作于星期日热点二热点二 共点力合成的方法及合力范围的确定共点力合成的方法及合力范围的确定1.1.共点力合成的常用方法共点力合成的常用方法 (1)(1)作图法作图法 从力的作用点沿两个分力的作用方向按同一标从力的作用点沿两个分力的作用方向按同一标 度作出两个分力度作出两个分力F F1 1、F F2 2,以这两个力为邻边作
9、一,以这两个力为邻边作一 个平行四边形,这两个力所夹对角线表示这两个个平行四边形,这两个力所夹对角线表示这两个 力的合力力的合力.通常可分别用刻度尺和量角器直接量出通常可分别用刻度尺和量角器直接量出 合力的大小和方向合力的大小和方向.第10页,讲稿共46张,创作于星期日(2)(2)解析法解析法根据力的平行四边形定则作出力的合成的图示,根据力的平行四边形定则作出力的合成的图示,如图如图2 2所示所示.图图2 2它与它与F F2 2的夹角为的夹角为.以下是合力计算的几种特殊情况:以下是合力计算的几种特殊情况:第11页,讲稿共46张,创作于星期日相互垂直的两个力的合成,如图相互垂直的两个力的合成,如
10、图3 3所示所示.由几何知识可知合力大小为由几何知识可知合力大小为 方向方向图图4 4图图5 5图图3 3第12页,讲稿共46张,创作于星期日夹角为夹角为的大小相同的两个力的合成,如图的大小相同的两个力的合成,如图4 4所示所示.由几何知识,作出的平行四边形为菱形,其对角线由几何知识,作出的平行四边形为菱形,其对角线相互垂直且平分,则合力大小相互垂直且平分,则合力大小 方向与方向与F F1 1夹角为夹角为夹角为夹角为120120的两等大的力的合成,如图的两等大的力的合成,如图5 5所示所示.由几何知识得出对角线将画出的平行四边形分为两由几何知识得出对角线将画出的平行四边形分为两个等边三角形,故
11、合力的大小与分力相等个等边三角形,故合力的大小与分力相等.第13页,讲稿共46张,创作于星期日2.2.合力范围的确定合力范围的确定 (1)(1)两个共点力的合成两个共点力的合成 F F1 1-F F2 2F F合合F F1 1+F F2 2 即两个力大小不变时即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减其合力随夹角的增大而减 小小,当两力反向时当两力反向时,合力最小合力最小,为为F F1 1-F F2 2,当两当两 力同向时力同向时,合力最大合力最大,为为F F1 1+F F2 2.(2)(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三个力共线且同向时,其合力最大其合力最大,为为F
12、F1 1+F F2 2+F F3 3.任取两个力任取两个力,求出其合力的范围求出其合力的范围,如果第三个力如果第三个力 在这个范围之内在这个范围之内,则三个力的合力的最小值为零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如果第三个力不在这个范围内,则合力的最小值则合力的最小值 为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝 对值对值.第14页,讲稿共46张,创作于星期日特别提示特别提示1.1.合成力时合成力时,要注意正确理解合力与分力的关系要注意正确理解合力与分力的关系.(1)(1)效果关系效果关系:合力的作用效果与各分力共同的作合力的作用效果与
13、各分力共同的作用效果相同用效果相同,它们具有等效替代性它们具有等效替代性.(2)(2)大小关系大小关系:合力与分力谁大要视情况而定合力与分力谁大要视情况而定,不能不能形成合力总大于分力的定势思维形成合力总大于分力的定势思维.2.2.三个共点力合成时三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于其合力的最小值不一定等于两个较小力的和减去第三个较大的力两个较小力的和减去第三个较大的力.第15页,讲稿共46张,创作于星期日热点三热点三 力的分解的两种方法力的分解的两种方法1.1.按力的效果分解按力的效果分解 (1)(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的根据力的实际作用效果确定两个实际分力的 方向方
14、向;(2)(2)再根据两个实际分力方向画出平行四边形再根据两个实际分力方向画出平行四边形;(3)(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.如图如图6 6所示所示,物体的重力物体的重力G G按产生的效果分解为两按产生的效果分解为两 个分力个分力,F F1 1使物体下滑使物体下滑,F F2 2使物体压向斜面使物体压向斜面.图图6 6第16页,讲稿共46张,创作于星期日2.2.正交分解法正交分解法 (1)(1)定义定义:把一个力分解为相互垂直的分力的方法把一个力分解为相互垂直的分力的方法.(2)(2)优点优点:把物体所受的不同方向的各个力都分解把物体所受的不同方
15、向的各个力都分解 到相互垂直的两个方向上去到相互垂直的两个方向上去,然后再求每个方向上然后再求每个方向上 的分力的代数和的分力的代数和,这样就把复杂的矢量运算转化成这样就把复杂的矢量运算转化成 了简单的代数运算了简单的代数运算,最后再求两个互成最后再求两个互成9090角的力角的力 的合力就简便多了的合力就简便多了.(3)(3)运用正交分解法解题的步骤运用正交分解法解题的步骤 正确选择直角坐标系正确选择直角坐标系,通常选择共点力的作用点通常选择共点力的作用点 为坐标原点为坐标原点,直角坐标直角坐标x x、y y的选择可按下列原则去的选择可按下列原则去 确定确定:(a)(a)尽可能使更多的力落在坐
16、标轴上尽可能使更多的力落在坐标轴上.第17页,讲稿共46张,创作于星期日(b)(b)沿物体运动方向或加速度方向设置一个坐标轴沿物体运动方向或加速度方向设置一个坐标轴.(c)(c)若各种设置效果一样若各种设置效果一样,则沿水平方向、竖直方向则沿水平方向、竖直方向设置两坐标轴设置两坐标轴.正交分解各力正交分解各力,即分别将各力投影到坐标轴上即分别将各力投影到坐标轴上,分别求分别求x x轴和轴和y y轴上各力投影的合力轴上各力投影的合力F Fx x和和F Fy y,其中其中F Fx x=F F1 1x x+F F2 2x x+F F3 3x x+;+;F Fy y=F F1 1y y+F F2 2y
17、 y+F F3 3y y+求求F Fx x与与F Fy y的合力即为共点力的合力的合力即为共点力的合力(如图如图7 7所示所示)图图7 7第18页,讲稿共46张,创作于星期日合力大小合力大小:合力的方向与合力的方向与x x轴夹角轴夹角:=arctan=arctan 特别提示特别提示1.1.使用正交分解法时使用正交分解法时,坐标轴的建立非常关键坐标轴的建立非常关键,一一 般情况下般情况下,应使尽可能多的力应使尽可能多的力“落落”在坐标轴上在坐标轴上 或关于坐标轴对称或关于坐标轴对称.2.2.在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的 分解方法是按力的实际效果
18、进行分解,其他的分解方法是按力的实际效果进行分解,其他的 分解方法都是为了解题方便而利用的分解方法都是为了解题方便而利用的.第19页,讲稿共46张,创作于星期日题型探究题型探究题型题型1 1 物体的受力分析物体的受力分析 如图如图8 8所示,物体所示,物体A A靠在竖直墙面上,靠在竖直墙面上,在力在力F F作用下,作用下,A A、B B保持静止保持静止.物体物体B B的受的受 力个数为(力个数为()A.2 B.3 C.4 D.5A.2 B.3 C.4 D.5 求解此题应把握以下三点:求解此题应把握以下三点:(1)(1)整体法分析整体法分析A A不受墙壁弹力不受墙壁弹力.(2)(2)隔离隔离A
19、A分析分析A A的受力的受力.(3)(3)隔离隔离B B分析分析B B的受力的受力.图图8 8思路点拨思路点拨第20页,讲稿共46张,创作于星期日解析解析 以以A A为研究对象为研究对象,受力情况如图甲所示受力情况如图甲所示,此时此时,墙对物体墙对物体A A没有支持力(此结论也可利用整体法得没有支持力(此结论也可利用整体法得出)出)再以再以B B为研究对象,结合牛顿第三定律,其受力情为研究对象,结合牛顿第三定律,其受力情况如图乙所示,即要保持物体况如图乙所示,即要保持物体B B平衡,平衡,B B应受到重应受到重力、压力、摩擦力、力力、压力、摩擦力、力F F四个力的作用四个力的作用.答案答案 C
20、 C第21页,讲稿共46张,创作于星期日方法提炼方法提炼受力分析的基本思路受力分析的基本思路第22页,讲稿共46张,创作于星期日变式练习变式练习1 1 如图如图9 9所示,物体所示,物体A A靠在倾靠在倾斜的墙面上,在与墙面和斜的墙面上,在与墙面和B B垂直的力垂直的力F F作作用下用下,A A、B B保持静止保持静止,试分析试分析A A、B B两物两物体受力的个数体受力的个数.解析解析 先取先取B B为研究对象为研究对象,把把A A看作墙的一部分看作墙的一部分,受受力如下图所示力如下图所示.图图9 9第23页,讲稿共46张,创作于星期日若只受若只受G GB B和和F F,B B物体不能静止物
21、体不能静止,因此因此A A对对B B有沿接触有沿接触面向上的静摩擦力面向上的静摩擦力F Ff1f1,受受F Ff1f1则一定有则一定有A A对对B B的弹力的弹力F FN N,B B受受4 4个力作用个力作用.取取ABAB整体为研究对象整体为研究对象,同理可得墙对同理可得墙对A A有沿墙面向上有沿墙面向上的静摩擦力的静摩擦力F Ff2f2和墙的弹力和墙的弹力F FN NA A;由牛顿第三定律知由牛顿第三定律知A A还受还受B B的斜向下的静摩擦力的斜向下的静摩擦力F Ff1f1和垂直接触面向上和垂直接触面向上的弹力的弹力F FN N,还有自身的重力还有自身的重力G GA A,共共5 5个力个力
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