《三维设计》新课标高考物理一轮总复习课件 第二章相互作用第2单元力的合成与分解(50张ppt.ppt
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1、三维设计2014新课标高考物理一轮总复习课件 第二章相互作用第2单元 力的合成与分解(50张ppt)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望记一记记一记1合力与分力合力与分力(1)定义:如果一个力定义:如果一个力跟几个力共同作跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的用的效果相同,这一个力就叫那几个力的,那几,那几个力就叫这个力的个力就叫这个力的。(2)逻辑关系:合力和分力是一种在作用效果上的逻辑关系:合力和分力是一种在作用效果上的关系。关系。2共点
2、力共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用,这些力如果一个物体受到两个或更多力的作用,这些力共同作用在物体的共同作用在物体的,或作用线的,或作用线的交于一交于一点,这样的一组力叫做共点力。点,这样的一组力叫做共点力。产生的效果产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长线延长线3共点力的合成法则共点力的合成法则(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F1、F2的的合力,可以用表示合力,可以用表示F1、F2的有向线段为的有向线段为作平行四边形,作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的这两个邻边之间的对角线就表示合力的和和,如图,如图222甲所示
3、。甲所示。(2)三角形定则:三角形定则: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,可以把表示的合力,可以把表示F1、F2的线段的线段顺次相接地画出,把顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图222乙所示。乙所示。共点力共点力邻边邻边大小大小方向方向首尾首尾图图222试一试试一试1如图如图223所示,所示,F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是角形,这三个力的合力最大的是()解析:由矢量合成法则可知解析:由矢量合成法则可知A图的合力
4、为图的合力为2F3,B图的合图的合力为力为0,C图的合力为图的合力为2F2,D图的合力为图的合力为2F3,因,因F2为直为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为C图。图。答案:答案:C图图223力的分解力的分解想一想想一想图图224如图如图224所示,质量为所示,质量为m的物体。的物体。静止在倾角为静止在倾角为的斜面上,则物体的重力的斜面上,则物体的重力mg产生了哪两个作用效果?这两个分力产生了哪两个作用效果?这两个分力与合力间遵循什么法则?请确定两个分力的大小?与合力间遵循什么法则?请确定两个分力的大小?提示:物体的重力提示:物体的重力mg的两个作
5、用效果,使物体沿斜的两个作用效果,使物体沿斜面下滑、使物体压紧斜面,这两个分力与合力间遵循平面下滑、使物体压紧斜面,这两个分力与合力间遵循平行四边形定则,其大小分别为行四边形定则,其大小分别为mgsin、mgcos。记一记记一记1力的分解力的分解(1)定义:求一个力的定义:求一个力的的过程,是的过程,是的逆运算。的逆运算。(2)遵循法则:平行四边形定则、三角形定则。遵循法则:平行四边形定则、三角形定则。(3)分解的方法;分解的方法;按力的实际作用效果进行分解。按力的实际作用效果进行分解。力的正交分解。力的正交分解。2矢量和标量矢量和标量(1)矢量:既有大小又有方向的物理量,求矢量和时遵循矢量:
6、既有大小又有方向的物理量,求矢量和时遵循定则。定则。(2)标量:只有大小标量:只有大小的物理量,求和时按算术法则的物理量,求和时按算术法则相加。相加。分力分力力的合成力的合成平行四边形平行四边形没有方向没有方向试一试试一试2(2012运城模拟运城模拟)如图如图225所示,质量为所示,质量为m的滑块的滑块A受到与水平方向成受到与水平方向成角斜向上方角斜向上方的拉力的拉力F作用,向右做匀速直线运动,则作用,向右做匀速直线运动,则滑块受到的拉力与摩擦力的合力的大小和方向是滑块受到的拉力与摩擦力的合力的大小和方向是()AFsinBmgFsinC竖直向上竖直向上D向上偏右向上偏右图图225解析:将力解析
7、:将力F沿水平方向和竖直方向分解,水平分力为沿水平方向和竖直方向分解,水平分力为Fcos,竖直分力为,竖直分力为Fsin,因滑块匀速直线运动,所以,因滑块匀速直线运动,所以Fcos与滑块所受的摩擦力等大反向,因此,滑块所受的与滑块所受的摩擦力等大反向,因此,滑块所受的拉力与摩擦力的合力的大小为拉力与摩擦力的合力的大小为Fsin,方向竖直向上,方向竖直向上,A、C正确,正确,B、D错误。错误。答案:答案:AC力的合成力的合成问题互相垂直互相垂直两力等大,夹两力等大,夹角角两力等大且两力等大且夹角夹角120合力与分力等大合力与分力等大1.几种特殊情况的共点力的合成几种特殊情况的共点力的合成类型类型
8、作图作图合力的计算合力的计算2.合力的大小范围合力的大小范围(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,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,为当两力反向时,合力最小,为|F1F2|,当两力同向时,合,当两力同向时,合力最大,为力最大,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
9、零,如果第三这个范围之内,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,则合力的最小值为最大的一个力减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值。去另外两个较小的力的和的绝对值。例例1一物体受到三个共面共点一物体受到三个共面共点力力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关的作用,三力的矢量关系如图系如图226所示所示(小方格边长相等小方格边长相等),则下列说法正确的是则下列说法正确的是()A三力的合力有最大值三力的合力有最大值F1F2F3,方向不确定,方向不确定B三力的合力有唯一值三力的合力有唯一值3F3,方向与,方向与F3同向同向C三力的合力有唯一
10、值三力的合力有唯一值2F3,方向与,方向与F3同向同向D由题给条件无法求出合力大小由题给条件无法求出合力大小图图226尝试解题尝试解题用作图法先求出用作图法先求出F1和和F2的合力,其大小为的合力,其大小为2F3,方向,方向与与F3同向,然后再用同向,然后再用F1和和F2的合力与的合力与F3合成,可得出三合成,可得出三个力的合力大小为个力的合力大小为3F3,方向沿,方向沿F3方向,故方向,故B正确。正确。答案答案B(1)力的大小和方向一定时,其合力也一定。力的大小和方向一定时,其合力也一定。(2)作图法求合力,需严格用同一标度作出力的图示,作图法求合力,需严格用同一标度作出力的图示,作出规范的
11、平行四边形。作出规范的平行四边形。(3)解析法求合力,只需作出力的示意图,对平行四边解析法求合力,只需作出力的示意图,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。形的作图要求也不太严格,重点是利用数学方法求解。力的分解问题力的分解问题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平行四边形;再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小。最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小。2正交分解法正交分解法(1)定义:将已知力按互
12、相垂直的两个方向进行分解的定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。方法。(2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则中,以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上即尽量多的力在坐标轴上);在;在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。图图227图图228例例2如图如图228所示,用轻绳所示,用轻绳OA、OB和和OC将重为将重为G的重物悬挂在水平天花板的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态,
13、和竖直墙壁之间处于静止状态,AO绳水平,绳水平,OB绳与竖直方向的夹角为绳与竖直方向的夹角为。则。则AO绳的拉绳的拉力力FA、OB绳的拉力绳的拉力FB的大小与的大小与G之间的关系为之间的关系为()审题指导审题指导第一步:抓关键点第一步:抓关键点第二步:找突破口第二步:找突破口要求要求AO绳的拉力绳的拉力FA和和OB绳的拉力绳的拉力FB的大小,只要的大小,只要根据力的作用效果画出合力与分力间的关系图形,再结根据力的作用效果画出合力与分力间的关系图形,再结合数学知识求解即可。合数学知识求解即可。关键点关键点结点结点O、重物均处于平衡状态、重物均处于平衡状态AO绳水平,绳水平,OB绳与绳与竖直方向的
14、夹角为竖直方向的夹角为AO绳的拉力绳的拉力FA、OB绳的拉绳的拉力力FB的方向的方向静止状态静止状态获取信息获取信息答案答案AC解答力的分解问题时应注意的问题解答力的分解问题时应注意的问题(1)选取原则:选取原则:选用哪一种方法进行力的分解要视情况而定,一般来说,选用哪一种方法进行力的分解要视情况而定,一般来说,当物体受到三个或三个以下的力时,常利用三角形法或按实际当物体受到三个或三个以下的力时,常利用三角形法或按实际效果进行分解,若这三个力中,有两个力互相垂直,可选用正效果进行分解,若这三个力中,有两个力互相垂直,可选用正交分解法。交分解法。当物体受到三个以上的力时,常用正交分解法。当物体受
15、到三个以上的力时,常用正交分解法。(2)按实际效果分解力的一般思路:按实际效果分解力的一般思路:“同类问题模型化同类问题模型化”系列之(二)系列之(二)绳上的绳上的“死结死结”和和“活结活结”模模型型模型概述模型概述(1)“死结死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。点。“死结死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由“死结死结”分分开的两段绳子上的弹力不一定相等。开的两段绳子上的弹力不一定相等。(2)“活结活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。可理解为把绳子分成两段,且可
16、以沿绳子移动的结点。“活结活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因虽然因“活结活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结活结”分开的分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。段绳子夹角的平分线。超链接超链接典例典例如图如图229甲所示,轻绳甲所示,轻绳AD跨过固定的跨过固定的水平横梁水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,的物体,ACB30;图乙中
17、轻杆;图乙中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙一端用铰链固定在竖直墙上,另一端上,另一端G通过细绳通过细绳EG拉住,拉住,EG与水平方向也成与水平方向也成30,轻杆的,轻杆的G点用细绳点用细绳GF拉住一个质量为拉住一个质量为M2的物体,求:的物体,求:图图229(1)轻绳轻绳AC段的张力段的张力FTAC与细绳与细绳EG的张力的张力FTEG之比;之比;(2)轻杆轻杆BC对对C端的支持力;端的支持力;(3)轻杆轻杆HG对对G端的支持力。端的支持力。解析解析题图题图229甲和乙中的两个物体甲和乙中的两个物体M1、M2都处于都处于平衡状态,根据平衡的条件,首先判断与物体相连的细绳,其平衡状态,根据平衡的条
18、件,首先判断与物体相连的细绳,其拉力大小等于物体的重力;分别取拉力大小等于物体的重力;分别取C点和点和G点为研究对象,进行点为研究对象,进行受力分析如图受力分析如图2210甲和乙所示,根据平衡规律可求解。甲和乙所示,根据平衡规律可求解。图图2210题后悟道题后悟道(1)对轻质杆,若与墙壁通过转轴相连,则杆产生的对轻质杆,若与墙壁通过转轴相连,则杆产生的弹力方向一定沿杆。弹力方向一定沿杆。(2)对轻质杆,若一端固定,则杆产生的弹力有可能对轻质杆,若一端固定,则杆产生的弹力有可能沿杆,也有可能不沿杆,杆的弹力方向,可根据共点力沿杆,也有可能不沿杆,杆的弹力方向,可根据共点力的平衡求得。的平衡求得。
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