力的分解教师版.docx
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1、知识点、考点:1 .力的分解课前自主学习,基稳才能楼高!基咨知要一、力的分解1 .定义一个力求它的分力的过程。2 .力的分解法那么力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定那么。把一个力F作为平行四边形的对角线, 那么,与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力。3 .力的分解依据(1)一个力可以分解为两个力,如果没有限制,同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力。(2)在实际问题中,要依据力的实际作用效果或需要分解。二、矢量相加的法那么1 .矢量既有大小,又有方向,相加时遵从平行四边形定那么或三角形定那么的物理量。2 . 标量只有大小,没有方向,求和时按照算术法那么相加
2、的物理量。3 .三角形定那么把两个矢量首尾相接,从第一个矢量的始端指向第二个矢量的耒端的有向线段就表示合矢量的大小和 方向,这种求合矢量的方法叫做三角形定那么。三角形定那么与平行四边形定那么实质上是一样的,如图3-5-1 所示。图 3- 5-1C. 2F+mg2F+mg解析:选A设每根绳子的拉力为修,那么每根绳子的拉力在竖直方向的分量为:Acos 60 ,由平衡 知识可知:2F=4Acos 60 ,解得右=尸,应选项A正确。2.两个大人和一个小孩拉一条船沿河岸前进。两个大人对船的拉力分别是A和月,其大小和方向如 图3-5-14所示。今欲使船沿河中心线行驶,求小孩对船施加的最小拉力的大小和方向。
3、/ K二400 N河中心线产 2=320 N图 3- 5-14解析:根据题意建立如下图的直角坐标系。昂= - sin 60 =20073 N&= - sin 30 =160 N所以小孩最小拉力的大小为夕=&一&=(20咪-160万=186.4 N方向为垂直于河中心线指向月。答案:186.4N,垂直于河中心线指向课后层级训练,步步提升能力一、基础题口熟1 .如下图,大小分别为内、A的三个力恰好围成一个闭合的三角形,且三个力的大小关系是 FAR,那么以下四个图中,这三个力的合力最大的是()R/ F2解析:选C根据平行四边形定那么可知,A图中三个力的合力为2E, B图中三个力的合力为0, C图 中三
4、个力的合力为2A, D图中三个力的合力为2A,三个力的大小关系是Faq又 因为两绳承受能力相同,故当在球内不断注入铁砂时,砌绳先断,/勃 选项B正确。A与b的夹角为37 ,那么用的大小不6 .如图3所示,将一个力分分解为E、A,尸 =10 N,可能是(sin 37 =0.6, cos 37 =0. 8)()A. 4 NB.图3C. 10 NC. 10 ND,100 N解析:选A根据力的合成分解三角形定那么可知K的最小值为当K的方向与右垂直时,由几何关系可 得后的最小值为=八S37 =10X0.6 N = 6 N,由此可知A项中用的大小不可能出现,故应选A。二、易错题期明-12-7 .如图4所示
5、,外表光滑、质量不计的尖劈插在缝46之间,尖劈的顶角为在尖劈背上加一压力F,那么尖劈对A侧压力和对8侧压力分别为()A.代in Ran QF8 .-,尸tan Qsin aF F sin a tan QD.八in a,D.八in a,Ftan Q解析:选C对尖劈进行受力分析如图,对压力厂进行分解K=对力侧压力;F7,等于对月侧压力,tan Q应选Co解析:选C对尖劈进行受力分析如图,对压力厂进行分解K=对力侧压力;F7,等于对月侧压力,tan Q应选Co8.如图5所示的装置处于静止状态。己知4、。两点在同一水平面上,轻绳/反 与水平方向的夹角 分别为=60、67=30 ,物体所受重力为G,求:
6、物体的重力沿48、67?方向的分力大小。解析:沿力夕方向的分力为:F = Gcos沿方向的分力为:=Gsin三、能力题通9 .假期里,一位同学在厨房里协助妈妈做菜,对菜刀发生了兴趣。他发现菜刀的刀刃前部和后部的 厚薄不一样,如图6所示,菜刀横截面为等腰三角形,刀刃前部的横截面顶角较小,后部的顶角较大,他 先后做出过几个猜测,其中合理的是()前端刀刃横截面/八:端刀刃横截面图6A.刀刃前部和后部厚薄不匀,仅是为了打造方便,外形美观,跟使用功能无关10 在刀背上加上同样的压力时,分开其他物体的力跟刀刃厚薄无关C.在刀背上加上同样的压力时,顶角越大,分开其他物体的力越大D.在刀背上加上同样的压力时,
7、顶角越小,分开其他物体的力越大解析:选D把刀刃局部抽象后,可简化成一个等腰三角劈,设顶角为2。,背宽为&侧面长为 如图乙所示。-14-F丙乙当在劈背施加压力方后,产生垂直侧面的两个分力、后,使用中依靠着这两个分力分开被加工的其 他物体。由对称性知,这两个分力大小相等( =用),因此画出力分解的平行四边形,实为菱形,如图丙 所示。在这个力的平行四边形中,取其四分之一考虑(图中阴影局部),根据它跟半个劈的直角三角形的相 似关系,由关系式,得尤=房,由此可见,刀背上加上一定的压力分时,侧面分开其他物体的 力跟顶角的大小有关,顶角越小,sin。的值越小,和用越大。但是,刀刃的顶角越小时,刀刃的强 度会
8、减小,碰到较硬的物体刀刃会卷口甚至碎裂,实际制造过程中为了适应加工不同物体的需要,所以做 成前部较薄,后部较厚。使用时,用前部切一些软的物品(如鱼、肉、蔬菜、水果等),用后部斩劈坚硬的 骨头之类的物品,俗话说:“前切后劈”,指的就是这个意思。故D正确。10 .小物块一沿光滑半圆曲面下滑,从/点下滑到最低点夕的过程中,其重力G的切向分量为G”如图7所示,G的大小变化情况正确的选项是(图7所示,G的大小变化情况正确的选项是(A.逐渐增大B.逐渐减小C.先增大后减小D.先减小后增大解析:选B设物块与圆心的连线与竖直方向的夹角为 心 那么6 = 6$行那么随着物块的下滑,。 减小,sin J减小,故G
9、逐渐减小,应选B。11 .如图8所示,光滑斜面的倾角为有两个相同的小球,分别用光滑挡板/、8挡住。挡板/沿竖 直方向,挡板8垂直斜面。试求:1B 2分别将小球所受的重力按效果进行分解;两挡板受到两个球压力大小之比;(3)斜面受到两个球压力大小之比。解析:对球1所受的重力来说,其效果有二:第一,使物体欲沿水平方向推开挡板;第二,使物体压紧斜面。因此,力的分解如图甲所示,同理球2的重力分解如图乙所示。由此得两个分力大小分别为:Q对球1, A = Gtan %用=嬴,对球 2, F,Gsin 9, TV =6cos所以挡板/、夕所受的压力之比为:所以挡板/、夕所受的压力之比为:Fxcos 1斜面所受
10、两个小球压力之比为:kb答案:(1)见解析图(2) 1 : cos e (3) 1 : cos2 012.如图9所示是汽车内常备的两种类型的“千斤顶”,是用于汽车换轮胎的顶升机。甲是“y形”的,乙是“菱形”的,顺时针摇动手柄,使螺旋杆转动,A,夕间距离变小,重物G就被顶升起来,反之那么 可使G下落,假设顶升的是汽车本身,便能进行换轮胎的操作了,假设物重为G, /夕与/C间的夹角为此时螺旋杆力3的拉力为多大?图9解析:对“y形”千斤顶,可建立一个简单的模型。解析:对“y形”千斤顶,可建立一个简单的模型。如图甲所示,将重物对力处的压力G分解为拉螺旋杆的力A和压斜杆的力凡 作平行四边形。由图可知:旋
11、杆的力A和压斜杆的力凡 作平行四边形。由图可知:Fi = Gcot-16-对“菱形”千斤顶,根据力的实际作用效果,确定分力的方向,对力G进行二次分解,如图乙所示,G作用在。点,可分解为两个分别为夕的分力,尸作用在力点,又可分解为右和其两个分力,其中即对Q螺旋杆的拉力,由于/侬是一个菱形,有用=凡 于是也能求出在。处可得:F=在/处可 2sin 8G得:Fi = 2Fcos 0 , 所以弓= .T- 2cos = 6cot 0 o2sin H答案:大小均为6bot e微专题培优()受力分析及正交分解法的应用物体的受力分析1 .明确研究对象,即首先确定我们要分析哪个物体的受力情况,研究对象可以是单
12、个物体(质点、结 点),也可以是多个物体组成的整体。2 .隔离分析:将研究对象从周围物体中隔离出来,分析周围有哪些物体对它施加了力的作用。3 .按重力、弹力、摩擦力、其他力的顺序,依据各力的方向,画出各力的示意图。4 .受力分析时要注意以下几点(1)只分析其他物体对研究对象施加的力,而研究对象对外施加的力不要画在示意图中。(2)以多个物体组成的整体为研究对象时,分析的是外力,而不是内力。(3)受力分析一定要结合物体的运动状态,要特别注意物体处于临界状态的受力分析。(4)每分析一个力,都找出它的施力物体,以防止漏力和添力。(5)画受力示意图时只画按性质命名的力,不画按效果命名的力。例1如图1所示
13、,物体相对静止在水平传送带上随传送带同向匀速运动。它受到的力是()图1A.重力、弹力、静摩擦力B.重力、弹力C.重力、弹力、滑动摩擦力D.重力、滑动摩擦力解析物体与传送带保持相对静止,做匀速运动,相对于传送带无运动趋势,所以不会受到传送带 的摩擦力,故只受重力和传送带的支持力,应选B。答案B例2如图2所示,在水平力少的作用下,木块48保持静止。假设木块/与B的接触面是水平的, 且M0。那么关于木块8的受力个数,可能是()图2A. 3个或4个B. 3个或5个C. 4个或5个D. 4个或6个解析木块夕一定受重力和力对它的压力;将从6看作整体,因整体保持静止,所以夕一定受斜 面的支持力;隔离木块力并
14、对其受力分析,因力静止,故/一定受夕的静摩擦力,从而夕也一定受力的静 摩擦力;斜面对木块夕可能有静摩擦力的作用。综上所述,选C。答案C期团I正交分解法求作用力 、-18-与合成法、分解法相比,正交分解法的优势在于能够把多个作用力转换为求解“直角三角形”,更容 易解决物体受多个力的问题,建系的时候应尽量使更多力处在坐标轴上。例3如图3所示,水平地面上的物体重G=100 N,受到与水平方向成37角的拉力9 =60 N,支持力K = 64 N,摩擦力斤=16 N,求物体所受的合力及物体与地面间的动摩擦因数。解析对四个共点力进行正交分解,如下图,那么X方向的合力:Fx= Feos 37 -=60X0.
15、8 N-16 N=32 N,y方向的合力:Fy=Fsin 37 +RG= 60X0.6 N+64 N-100 N=0,所以合力大小尸合=q=32 N,方向水平向右。动摩擦因数=0. 25 o答案32 N,方向水平向右0. 25R 16解此题求动摩擦因数时,假设取=赤=0.16就错了。因有拉力6的竖直向上分力尺in 37 = 17 1UU36 N,使得物体对地面的压力大小并不等于物体重力大小。地面实际受的压力是物体所受支持力K=64N的反作用力。1. 一匀重难点强化练(二)质木棒放置于台阶上保持静止,以下各图关于木棒所受的弹力的示意图中正确的选项是()1 .自主思考判一判(1)分力与合力是等效替
16、代的关系,它们不是同时存在的。(J)(2)如果不加限制,一个力可以分解出无数多组分力。(J)(3)分解一个力时,只能按力的作用效果分解。(X)(4)三角形定那么和平行四边形定那么其实质是一样的,都是矢量运算的法那么。(J)(5)标量有时也有方向,所以运算时也遵循平行四边形定那么。(X)2 .合作探究议一议(1)分力与合力都是物体实际受到的力吗?提示:不是,在力的合成中,分力是实际存在的,合力是运算出来的,实际不存在;在力的分解中, 合力是实际存在的,分力是运算出来的,并不存在。在受力分析时,只分析物体实际受到的力。(2)一个力可以有多个分力,那么,对某个力应如何进行分解?提示:对于同一个力F,
17、假设没有其他限制,可以分解为无数对大小、方向不同的分力。但我们分解力 时应根据力的作用效果和解题的需要进行分解,不然没有实际意义。(3)矢量与标量的根本区别是什么?提示:矢量与标量的根本区别在于运算法那么的不同。既有大小又有方向,求和时遵从平行四边形定那么 的物理量是矢量;求和时按照算术运算法那么相加的物理量叫做标量。课堂讲练设计,举一能通类题力的效果分解法两种典型实例-2-解析:选D木棒的下端与地面接触,接触面为水平面,故弹力的方向应该与地面垂直;木棒的上端 与台阶的一点接触,弹力的方向应与木棒垂直。选项D正确。2.篮球放在光滑水平地面上与竖直墙面相靠,且处于静止状态,那么篮球的受力情况是(
18、)A.受重力、水平面的支持力和墙面的弹力B.受重力、水平面的支持力和墙面的静摩擦力C.受重力、水平面的支持力和水平面的静摩擦力D.受重力和水平面的支持力解析:选D篮球受重力,由于与地面接触并发生挤压,也受水平面的支持力。篮球与竖直墙面相靠, 无挤压所以不受墙面的弹力。篮球放在光滑水平地面上,所以不受水平面的摩擦力。应选D。3.如图2所示,细绳竖直拉紧,小球和光滑斜面接触,那么小球受到的力是()A.重力、绳的拉力B.重力、绳的拉力、斜面的弹力C.重力、斜面的弹力D.绳的拉力、斜面的弹力解析:选A以小球为研究对象,小球受到重力和绳子的拉力两个力。斜面对小球没有弹力,假设斜 面对小球有弹力,那么弹力
19、方向必定沿垂直斜面向上方向,这样小球受到重力、绳子的拉力和支持力,三个 力的合力不可能为零,小球将开始运动,与题矛盾,故斜面对小球没有弹力。4 .如图3所示,壁虎在竖直玻璃面上斜向上匀速爬行,关于它在此平面内的受力分析,以下图示中正 确的是()-20-图3解析:选A因为壁虎是匀速爬行的,故它受到的力是平衡的,根据选项中对壁虎的 受力分析可知,B、C、D都不可能是平衡的,只有A中的重力与摩擦力才是相平衡的,应选项A正确。5 .(多项选择)如图4所示,水平推力分使物体静止于斜面上,那么()A.物体一定受3个力的作用8 .物体可能受3个力的作用C.物体一定受到沿斜面向下的静摩擦力D.物体可能受到沿斜
20、面向下的静摩擦力解析:选BD物体一定受重力、推力少和斜面的支持力作用,还可能受到静摩擦力作用,应选项B 正确,A错误;因尸的大小未定,故物体受到的静摩擦力可能向上、可能向下、也可能为0,应选项D正 确,C错误。9 .(多项选择)如图5所示,将一长方形木块锯开为4 8两局部后,静止放置在水平地面上。那么()A.吕受到四个力作用B. 8受到五个力作用C. /对6的作用力方向竖直向下D.力对夕的作用力方向垂直于它们的接触面向下解析:选AC物体夕受到:重力、地面的支持力、/对夕垂直于接触面的压力、4对夕的摩擦力,共 4个力的作用,选项A正确,B错误;/对夕有垂直接触面的压力和沿接触面向下的摩擦力,两个
21、力的合力 竖直向下,应选项C正确,D错误。7,图6为节日里悬挂灯笼的一种方式,/、6点等高,为结点,轻绳/久W长度相等,拉力分别为F八时,灯笼受到的重力为2以下表述正确的选项是()图6A. E一定小于GB.凡与凡大小相等C.凡与但凡一对平衡力D.凡与凡大小之和等于G解析:选B由题意知,4、8两点等高,且两绳等长,故兄与长大小相等,B选项正确。假设两绳夹角 大于120。,那么句假设两绳夹角小于120。,那么尸为“;假设夹角等于120。,那么发=8=。应选项 A、D错。夹角为180。时,乩与月才能成为一对平衡力,但这一情况不可能实现,故C错误。-22-8 .如图7所示,在倾斜的天花板上用力尸垂直压
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