第二讲力的合成与分解共点力的平衡精选文档.ppt
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1、第二讲力的合成与分解共点力的平衡本讲稿第一页,共六十三页本讲稿第二页,共六十三页一、力的合成一、力的合成1 1合力与分力:如果几个力共同作用合力与分力:如果几个力共同作用产产生的生的 与与某某一一个个力力单单独作用独作用时时的的 相同,相同,则这则这一个力一个力为为那几个力的那几个力的,那那几几个个力力为为这这一个力的一个力的 2 2共点力:几个力都作用在物体的共点力:几个力都作用在物体的,或者它,或者它们们的的 相相交交于于一一点,点,这这几个力叫做共点力几个力叫做共点力3 3力的合成:求几个力的力的合成:求几个力的 的的过过程叫做力的合成程叫做力的合成效果效果效果效果合力合力分力分力同一点
2、同一点作用线作用线合力合力本讲稿第三页,共六十三页4 4力的运算法力的运算法则则(1)(1)平行四平行四边边形定形定则则:求两个互成角度的:求两个互成角度的的的合合力力,可可以以用表示用表示这这两个力的两个力的线线段段为邻边为邻边作作,这这两两个个邻邻边边之之间间的的对对角角线线就就表示合力的表示合力的(2)(2)三角形定三角形定则则:把两个矢量的:把两个矢量的从从而而求求出出合合矢矢量量的的方方法法(如如图图甲甲、乙所示乙所示)共点力共点力平行四边形平行四边形大小和方向大小和方向首尾连接起来首尾连接起来本讲稿第四页,共六十三页二、力的分解二、力的分解1 1概念:概念:求一个力的求一个力的的的
3、过过程,力的分解与力的合成互程,力的分解与力的合成互为为 2 2遵从原遵从原则则:定定则则3 3矢量运算法矢量运算法则则:平行四:平行四边边形定形定则则和三角形定和三角形定则则合力和分力具有合力和分力具有“等效性等效性”和和“替代性替代性”分力分力逆运算逆运算平行四边形平行四边形本讲稿第五页,共六十三页三、受力分析三、受力分析1 1定定义义:把把指指定定物物体体(或或研研究究对对象象)在在特特定定的的物物理理环环境境中中受受到到的的所所有有外力都分析出来,并画出物体外力都分析出来,并画出物体 的示意的示意图图的的过过程程2 2受力分析的一般受力分析的一般顺顺序序先分析先分析 (重力、重力、电场
4、电场力、磁力、磁场场力力),再分析,再分析 (弹弹力力、摩擦力摩擦力),最后分析其他力,最后分析其他力受力受力场力场力接触力接触力本讲稿第六页,共六十三页四、共点力作用下物体的平衡四、共点力作用下物体的平衡1 1平衡平衡态态(1)(1)静止:物体的静止:物体的都等于零的状都等于零的状态态(2)(2)匀速直匀速直线线运运动动:物体的:物体的 不不为为零,其零,其 为为零的状零的状态态2 2平衡条件平衡条件(1)(1)物体所受合外力物体所受合外力为为零,即零,即F F合合0.0.(2)(2)若若采采用用正正交交分分解解法法,平平衡衡条条件件表表达达式式为为F Fx x0 0,F Fy y0.0.一
5、一、合合力力范范围围的确定的确定速度和加速度速度和加速度速度速度加速度加速度本讲稿第七页,共六十三页本讲稿第八页,共六十三页1 1两个共点力的合成两个共点力的合成|F F1 1F F2 2|F F合合 F F1 1F F2 2即即两两个个力力大大小小不不变变时时,其其合合力力随随夹夹角角的的增增大大而而减减小小,当当两两力力反反向向时时,合力最小,合力最小,为为|F F1 1F F2 2|,当两力同向,当两力同向时时,合力最大,合力最大,为为F F1 1F F2 2.2 2三个共点力的合成三个共点力的合成(1)(1)三个力共三个力共线线且同向且同向时时,其合力最大,其合力最大,为为F F1 1
6、F F2 2F F3 3.(2)(2)任任取取两两个个力力,求求出出其其合合力力的的范范围围,如如果果第第三三个个力力在在这这个个范范围围之之内内,则则三三个个力力的的合合力力的的最最小小值值为为零零,如如果果第第三三个个力力不不在在这这个个范范围围内内,则则合合力力的最小的最小值为值为最大的一个力减去另外两个最大的一个力减去另外两个较较小的力的和的小的力的和的绝对值绝对值本讲稿第九页,共六十三页(1)(1)合力不一定大于分力;合力不一定大于分力;(2)(2)合合力力与与它它的的分分力力是是力力的的效效果果上上的的一一种种等等效效替替代代关关系系,而而不不是是力力的的本质上的替代本质上的替代本
7、讲稿第十页,共六十三页本讲稿第十一页,共六十三页本讲稿第十二页,共六十三页二、共点力作用下物体的平衡条件的推二、共点力作用下物体的平衡条件的推论论1 1若若处处于于平平衡衡状状态态的的物物体体仅仅受受两两个个力力作作用用,则则这这两两个个力力一一定定大大小小相相等、方向相反、作用在同一条直等、方向相反、作用在同一条直线线上,即二力平衡上,即二力平衡2 2若若处处于于平平衡衡状状态态的的物物体体受受三三个个力力作作用用,则则这这三三个个力力中中的的任任意意两两个个力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直力的合力一定与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线线上上3 3当当物物
8、体体受受到到三三个个力力作作用用而而达达到到平平衡衡时时,这这三三个个力力必必在在同同一一平平面面内内,且三个力的作用且三个力的作用线线或作用或作用线线的延的延长线长线必相交于一点必相交于一点4 4当当物物体体受受到到几几个个力力达达到到平平衡衡时时,顺顺次次平平移移这这些些力力的的作作用用线线,使使其其首尾相接,首尾相接,则则必构成一个封必构成一个封闭闭的多的多边边形形 本讲稿第十三页,共六十三页1.1.关于两个大小不关于两个大小不变变的共点力与其合力的关系,下列的共点力与其合力的关系,下列说说法正确的是法正确的是()A A合力大小随两力合力大小随两力夹夹角增大而增大角增大而增大B B合力的
9、大小一定大于分力中最大者合力的大小一定大于分力中最大者C C两个分力两个分力夹夹角小于角小于180180时时,合力大小随,合力大小随夹夹角减小而增大角减小而增大D D合力的大小不能小于分力中最小者合力的大小不能小于分力中最小者解解析析:合合力力可可以以大大于于任任何何一一个个分分力力,也也可可以以小小于于任任何何一一个个分分力力,两分力之间的夹角越大,合力越小,夹角越小,则合力越大两分力之间的夹角越大,合力越小,夹角越小,则合力越大答案:答案:C C本讲稿第十四页,共六十三页2 2(2011(2011黄黄石石模模拟拟)如如下下图图所所示示,重重力力为为G G的的物物体体静静止止在在倾倾角角为为
10、 的的斜斜面面上上,将将重重力力G G分分解解为为垂垂直直斜斜面面向向下下的的力力F F1 1和和平平行行斜斜面面向向下下的的力力F F2 2,那那么么()A AF F1 1就是物体就是物体对对斜面的斜面的压压力力B B物体物体对对斜面的斜面的压压力方向与力方向与F F1 1方向相同,大小方向相同,大小为为G Gcos cos C CF F2 2就是物体受到的静摩擦力就是物体受到的静摩擦力D D物物体体受受到到重重力力、斜斜面面对对物物体体的的支支持持力力、静静摩摩擦擦力力、F F1 1和和F F2 2共共五五个个力的作用力的作用答案:答案:B B本讲稿第十五页,共六十三页3 3(2011(2
11、011新新泰泰模模拟拟)如如下下图图所所示示,F F1 1、F F2 2、F F3 3恰恰好好构构成成封封闭闭的的直直角角三三角形,角形,这这三个力的合力最大的是三个力的合力最大的是()解解析析:由由矢矢量量合合成成法法则则可可知知A A图图的的合合力力为为2 2F F3 3,B B图图的的合合力力为为0 0,C C图图的的合合力力为为2 2F F2 2,D D图图的的合合力力为为2 2F F3 3,因因F F2 2为为直直角角三三角角形形的的斜斜边边,故故这这三三个个力的合力最大的为力的合力最大的为C C图图答案:答案:C C本讲稿第十六页,共六十三页4 4如如右右图图所所示示,一一质质量量
12、m m0.20 0.20 kgkg的的物物体体,在在F F1 1、F F2 2两两水水平平力力作作用用下下静静止止在在粗粗糙糙的的水水平平面面上上物物体体与与水水平平面面间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力为为0.6 0.6 N N若若F F1 1为为0.6 N0.6 N,则则F F2 2不可能是不可能是()A A0.2 N0.2 NB B0.6 N0.6 NC C0.7 N0.7 ND D1.3 N1.3 N解解析析:最最大大静静摩摩擦擦力力为为0.6 0.6 N N,F F1 10.6 0.6 N N,则则物物体体在在三三个个力力作作用用下下处处于于平平衡衡状状态态,F F2 2的的范范围围应
13、应该该为为静静摩摩擦擦力力和和F F1 1的的合合力力范范围围,故故00F F2 21.2 G G;若若夹夹角角小小于于120120,则则F FA AF FB B G G;若若夹夹角角等等于于120120,则则F FA AF FB BG G,故故选选项项A A、D D错错夹夹角角为为180180时时,F FA A与与F FB B才才能能成成为为一一对对平平衡衡力力,但但这这一一情情况况不不可可能能实实现现,故故C C项项错错答案:答案:B B本讲稿第十九页,共六十三页本讲稿第二十页,共六十三页答案:答案:A A 本讲稿第二十一页,共六十三页本讲稿第二十二页,共六十三页本讲稿第二十三页,共六十三
14、页解析:解析:解法一解法一正交分解法正交分解法将将O O点点受受到到的的三三个个力力沿沿水水平平和和竖竖直直两两个个方方向向进进行行分分解解,如如图图甲甲所所示示,分别在这两个方向上列出平衡方程得:分别在这两个方向上列出平衡方程得:F FA Asin sin F FB Bcos cos mgmgF FA Acos cos F FB Bsin sin 由由式解得式解得F FA Amgmgsin sin ,F FB Bmgmgcos cos .本讲稿第二十四页,共六十三页解法二解法二相似三角形法或平行四边形法相似三角形法或平行四边形法O O点点受受力力平平衡衡,故故可可将将O O点点受受到到的的三
15、三个个力力进进行行平平移移组组成成封封闭闭的的三三角角形形,又又由由于于拉拉力力F FA A和和F FB B互互相相垂垂直直,所所以以得得到到的的是是一一个个直直角角三三角角形形,如如图乙所示,解此三角形得图乙所示,解此三角形得F FA Amgmgsin sin ,F FB Bmgmgcos cos .本讲稿第二十五页,共六十三页解法三解法三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结结点点O O受受到到的的绳绳OCOC的的拉拉力力F FC C等等于于重重物物所所受受重重力力mgmg,拉拉力力F FC C的的作作用用效效果果是是拉拉紧紧了了绳绳AOAO和和BOBO,故故可可将将拉拉力
16、力F FC C沿沿绳绳AOAO和和BOBO所所在在直直线线进进行行分分解解,两两分分力力分分别别等等于于拉拉力力F FA A和和F FB B,由由力力的的图图示示(图图丙丙)解解得得F FA Amgmgsin sin ,F FB Bmgmgcos cos .答案:答案:ACAC本讲稿第二十六页,共六十三页(1)(1)把力按实际效果分解的一般思路把力按实际效果分解的一般思路(2)(2)选选用用哪哪一一种种方方法法进进行行力力的的分分解解要要视视情情况况而而定定,一一般般来来说说,当当物物体体受受到到三三个个或或三三个个以以下下的的力力时时,常常利利用用三三角角形形法法或或按按实实际际效效果果进进
17、行行分分解解,若若这这三三个个力力中中,有有两两个个力力互互相相垂垂直直,可可选选用用正正交交分分解解法法当当物物体体受受到到三个以上的力时,常用正交分解法三个以上的力时,常用正交分解法本讲稿第二十七页,共六十三页1 11 1:假假期期里里,一一位位同同学学在在厨厨房房里里协协助助妈妈妈妈做做菜菜,对对菜菜刀刀发发生生了了兴兴趣趣他他发发现现菜菜刀刀的的刀刀刃刃前前部部和和后后部部的的厚厚薄薄不不一一样样,刀刀刃刃前前部部的的顶顶角角小小,后部的后部的顶顶角大角大(如如图图所示所示),他先后做出,他先后做出过过几个猜想,其中合理的是几个猜想,其中合理的是()本讲稿第二十八页,共六十三页A A刀
18、刀刃刃前前部部和和后后部部厚厚薄薄不不匀匀,仅仅是是为为了了打打造造方方便便,外外形形美美观观,跟跟使使用功能无关用功能无关B B在刀背上加上同在刀背上加上同样样的的压压力力时时,分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关,分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C C在刀背上加上同在刀背上加上同样样的的压压力力时时,顶顶角越大,分开其他物体的力越大角越大,分开其他物体的力越大D D在刀背上加上同在刀背上加上同样样的的压压力力时时,顶顶角越小,分开其他物体的力越大角越小,分开其他物体的力越大答案:答案:D D本讲稿第二十九页,共六十三页(2011(2011湖湖南南十十二二校校联联考考)用用一一轻轻绳绳将将小小球球P
19、 P系系于于光光滑滑墙墙壁壁上上的的O O点点,在在墙墙壁壁和和球球P P之之间间夹夹有有一一矩矩形形物物Q Q,如如图图所所示示,P P、Q Q均均处处于于静静止止状状态态,则则下列相关下列相关说说法正确的是法正确的是()A AQ Q物体受物体受3 3个力个力B BP P物体受物体受3 3个力个力C C若若绳绳子子变变短,短,Q Q受到的静摩擦力将增大受到的静摩擦力将增大D D若若绳绳子子变长变长,绳绳子的拉力将子的拉力将变变小小本讲稿第三十页,共六十三页解解析析:墙墙壁壁光光滑滑,Q Q处处于于静静止止状状态态,则则P P、Q Q间间必必有有摩摩擦擦力力,Q Q应应受受4 4个力作用,个力
20、作用,P P受受4 4个力作用,故个力作用,故A A、B B错错对对P P由平衡条件:由平衡条件:F FT Tsin sin F FN N1 1F FT Tcos cos m mP Pg gF Ff f对对Q Q由平衡条件:由平衡条件:F Ff fm mQ Qg g故故F Ff f不变,不变,C C错错当绳子变长时当绳子变长时 减小,故减小,故F FT T减小,减小,D D对对答案:答案:D D本讲稿第三十一页,共六十三页(1)(1)研究对象的选取方法:整体法和隔离法研究对象的选取方法:整体法和隔离法(2)(2)受力分析的步骤受力分析的步骤确定研究对象确定研究对象研研究究对对象象可可以以是是单
21、单个个物物体体,可可以以是是整整体体,也也可可以以是是质质点点,还还可可以以是是连接点连接点按按“重重力力弹弹力力摩摩擦擦力力其其他他场场力力”的的顺顺序序分分析析物物体体受受力力情情况况(对不能确定的力可用假设法等对不能确定的力可用假设法等)进行必要的检验进行必要的检验检验依据:物体受力情况和物体运动情况必须相一致检验依据:物体受力情况和物体运动情况必须相一致本讲稿第三十二页,共六十三页2 21 1:(2010(2010安安徽徽理理综综)L L型型木木板板P P(上上表表面面光光滑滑)放放在在固固定定斜斜面面上上,轻轻质质弹弹簧簧一一端端固固定定在在木木板板上上,另另一一端端与与置置于于木木
22、板板上上表表面面的的滑滑块块Q Q相相连连,如如图图所所示示若若P P、Q Q一一起起沿沿斜斜面面匀匀速速下下滑滑,不不计计空空气气阻阻力力则则木木板板P P的的受受力力个个数数为为()A A3 3B B4 4C C5 5 D D6 6本讲稿第三十三页,共六十三页解解析析:选选P P为为研研究究对对象象,对对木木板板P P进进行行受受力力分分析析如如图图所所示示木木板板P P受受重重力力、斜斜面面的的支支持持力力、滑滑块块Q Q的的弹弹力力、弹弹簧簧的的弹弹力力和和与与斜斜面面间间的的摩摩擦擦力力5 5个力的作用故选个力的作用故选C.C.答案:答案:C C本讲稿第三十四页,共六十三页(15(1
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