高考总复习力的合成分解受力分析.ppt
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1、(对应学生用书对应学生用书P23)一、力的合成与分解一、力的合成与分解()1力的合成力的合成(1)合力与分力合力与分力定定义义:如如果果一一个个力力产产生生的的效效果果跟跟几几个个力力共共同同作作用用的的效效果果相相同同,这一个力就叫那几个力的这一个力就叫那几个力的合力合力,那几个力就叫这个力的,那几个力就叫这个力的分力分力逻辑关系:合力和分力是一种逻辑关系:合力和分力是一种等效替代等效替代关系关系(2)共共点点力力:作作用用在在物物体体的的同同一一点点,或或作作用用线线的的延延长长线线交交于于一一点点的的力力(3)力的合成:求几个力的力的合成:求几个力的合力合力的过程或方法的过程或方法(4)
2、力的合成力的合成平平行行四四边形形定定则:求求两两个个互互成成角角度度的的共共点点力力F1、F2的的合合力力,可可以以用用表表示示F1、F2的的有有向向线段段为邻边作作平平行行四四边形形,平平行行四四边形形的的对角角线(在两个有向在两个有向线段段F1、F2之之间)就表示合力的就表示合力的大小大小和和方向方向,如,如图甲所示甲所示三角形定三角形定则求求两两个个互互成成角角度度的的共共点点力力F1、F2的的合合力力,可可以以把把表表示示F1、F2的的线段段首首尾尾顺次次相相接接地地画画出出,把把F1、F2的的另另外外两两端端连接接起起来来,则此此连线就就表表示示合力合力的大小和方向,如的大小和方向
3、,如图乙所示乙所示力的合成必须遵循力的合成必须遵循“同物性同物性”和和“同时性同时性”的原则的原则“同物性同物性”是指待合成的诸力是作用在同一物体上的力是指待合成的诸力是作用在同一物体上的力“同时性同时性”是指待合成的诸力是同时出现的力是指待合成的诸力是同时出现的力问题探探究究生生活活中中人人们常常说这样一一句句话“大大家家要要心心往往一一处想想,劲往往一一处使使,形形成成合合力力”,在在这句句话中中的的“合合力力”与与我我们物物理理语言言中中的的“合合力力”意意义一一样吗?物物理理语言言中中的的“合合力力”一一定定比比“分分力力”大大吗?合合力力和和分分力力的的关关系体系体现了怎了怎样的物理
4、思想方法?的物理思想方法?为什么要什么要进行力的合成或分解?行力的合成或分解?提提示示“大大家家要要心心往往一一处想想,劲往往一一处使使,形形成成合合力力”,在在这句句话中中的的“合合力力”实际上上只只是是物物理理学学中中“合合力力”的的一一种种特特殊殊情情况况,即即方方向向相相同同时合合力力的的大大小小大大于于任任何何一一个个分分力力的的大大小小但但物物理理语言言中中的的“合合力力”可可以以比比分分力力大大,也也可可以以比比分分力力小小,合合力力与与分分力力的的关关系系取取决决于于各各分分力力之之间的的夹角角合合力力和和分分力力的的关关系系蕴含含着着高高中中物物理理乃乃至至整整个个学学科科中
5、中最最重重要要的的一一种种科科学学方方法法“等等效效替替代代法法”合合力力的的作作用用效效果果和和它它的的几几个个分分力力共共同同作作用用的的效效果果相同,所以相同,所以为了研究了研究问题的方便在分析物体受力情况的方便在分析物体受力情况时可以等效替代可以等效替代2力的分解力的分解(1)概念:求一个力的概念:求一个力的分力分力的的过程程(2)遵循的原遵循的原则:平行四平行四边形形定定则或或三角形三角形定定则(3)分解的方法分解的方法按力按力产生的生的效果效果进行分解行分解正交正交分解分解二、矢量和标量二、矢量和标量()1矢量:既有大小又有矢量:既有大小又有方向方向的量相加的量相加时遵从遵从平行四
6、平行四边形定形定则2标量:只有大小量:只有大小没有没有方向的量求和方向的量求和时按按算算术法法则相加相加(对应学生用书对应学生用书P24)要点一要点一合力的范围及共点力合成的常用方法合力的范围及共点力合成的常用方法1.共点力的合成共点力的合成(1)合成法合成法则:平行四:平行四边形定形定则或三角形定或三角形定则 夹角角为120的的两两等等大大的的力力的的合合成成,如如图丙丙所所示示由由几几何何知知识得得出出对角角线将将画画出出的的平平行行四四边形形分分为两两个个等等边三三角角形形,故故合合力力的的大大小小与与分分力相等力相等2合力范合力范围的确定的确定(1)两两个个共共点点力力的的合合成成:|
7、F1F2|F合合F1F2,即即两两个个力力大大小小不不变时,其其合合力力随随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,合合力力最最小小,为|F1F2|,当两力同向,当两力同向时,合力最大,合力最大,为F1F2.(2)三个共点力的合成三个共点力的合成三个力共三个力共线且同向且同向时,其合力最大,其合力最大,为F1F2F3.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,如如果果第第三三个个力力在在这个个范范围之之内内,则三三个个力力的的合合力力的的最最小小值为零零,如如果果第第三三个个力力不不在在这个个范范围内内,则合力的最小合力的最小值为最大的一个力减去另外两个最大的一个力
8、减去另外两个较小的力的和的小的力的和的绝对值三三个个共共点点力力合合成成时时,其其合合力力的的最最小小值值不不一一定定等等于于两两个个较较小小的的力力的的和减去第三个较大的力和减去第三个较大的力(2011北北京京海海淀淀区区第第一一次次联考考)在在研研究究两两个个共共点点力力F1、F2的的合合成成实验中中,得得到到如如图所所示示的的合合力力F与与两两力力夹角角的的关关系系图象象现有有一一物物体体在在F1、F2、F3三个力的作用下保持静止状三个力的作用下保持静止状态,则F3可能可能为()A8NB12NC14ND16N答案答案ABC要点二要点二力的分解的方法力的分解的方法1.按力的效果分解按力的效
9、果分解(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)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如右右图图所所示示,物物体体的的重重力力G按按产产生生的的效效果果分分解解为为两两个个分分力力,F1使使物物体下滑,体下滑,F2使物体压紧斜面使物体压紧斜面2按按问题的需要的需要进行分解,具体分以下三个方面:行分解,具体分以下三个方面:(1)已已知知合合力力和和两两个个分分力力的的方方向向,求求两两个个分分力力的的大大小小如如图所所示示
10、,已已知知F和和、,显然然该力力的的平平行行四四边形形是是唯唯一一确确定定的的,即即F1和和F2的的大大小小也被唯一地确定了也被唯一地确定了.(2)已已知知合合力力和和一一个个分分力力的的大大小小与与方方向向,求求另另一一分分力力的的大大小小和和方方向向如如图所所示示,已已知知F、F1和和,显然然此此平平行行四四边形形是是唯唯一一确确定定的的,即即F2的的大小和方向大小和方向(角角也已确定也已确定)也被唯一地确定了也被唯一地确定了(3)已已知知合合力力、一一个个分分力力的的方方向向和和另另一一分分力力的的大大小小,即即已已知知F、(F1与与F的的夹角角)和和F2的大小,的大小,这时则有如下的几
11、种可能情况:有如下的几种可能情况:第一种情况是第一种情况是FF2Fsin,则有两解,如下有两解,如下图左所示左所示第二种情况是第二种情况是F2Fsin时,则有唯一解,如有唯一解,如图上上图右所示右所示 第第三三种种情情况况是是F2F时,则有唯一解如上有唯一解如上图右所示右所示3正交分解法正交分解法(1)定定义:把各个力沿相互垂直的方向分解的方法:把各个力沿相互垂直的方向分解的方法(2)优点点:把把物物体体所所受受的的不不同同方方向向的的各各个个力力都都分分解解到到相相互互垂垂直直的的两两个个方方向向上上去去,然然后后再再求求每每个个方方向向上上的的分分力力的的代代数数和和,这样就就把把复复杂的
12、的矢矢量量运运算算转化化成成了了简单的的代代数数运运算算,最最后后再再求求两两个个互互成成90角角的的合合力力就就简便多了便多了(3)运用正交分解法解运用正交分解法解题的步的步骤正正确确选择直直角角坐坐标系系,通通常常选择共共点点力力的的作作用用点点为坐坐标原原点点,坐坐标轴x、y的的选择可按下列原可按下列原则去确定:去确定:a尽可能使更多的力落在坐尽可能使更多的力落在坐标轴上上b沿物体运沿物体运动方向或加速度方向建立一个坐方向或加速度方向建立一个坐标轴c若若各各种种设置置效效果果一一样,则沿沿水水平平方方向向、竖直直方方向向建建立立两两坐坐标轴(1)正交分解法分解的力不一定是按力的实际效果进
13、行分解的正交分解法分解的力不一定是按力的实际效果进行分解的(2)使使用用正正交交分分解解法法时时,坐坐标标轴轴的的建建立立非非常常关关键键,一一般般情情况况下下,应应尽量使尽可能多的力尽量使尽可能多的力“落落”在坐标轴上或关于坐标轴对称在坐标轴上或关于坐标轴对称.(3)在在实实际际问问题题中中进进行行力力的的分分解解时时,有有实实际际意意义义的的分分解解方方法法是是按按力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引入的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引入的 如如图所所示示,水水平平地地面面上上一一重重60 N的的物物体体,在在与与水水平平面面成成30角角斜斜向向
14、上上的的大大小小为20 N的的拉拉力力F作作用用下下做做匀匀速速运运动,求求地地面面对物物体体的的支支持持力力和和地面地面对物体的摩擦力大小物体的摩擦力大小在在实实际际问问题题中中进进行行力力的的分分解解时时,有有实实际际意意义义的的分分解解方方法法是是按按力力的的实实际际效效果果进进行行的的,而而正正交交分分解解法法则则是是根根据据需需要要而而采采用用的的一一种种方方法法,其其主主要目的是将一般的矢量运算转化为代数运算要目的是将一般的矢量运算转化为代数运算要点三要点三物体的受力分析中研究对象的选取物体的受力分析中研究对象的选取在在进进行行受受力力分分析析时时,第第一一步步就就是是选选取取研研
15、究究对对象象选选取取的的研研究究对对象象可以是一个物体可以是一个物体(质点质点),也可以是由几个物体组成的整体,也可以是由几个物体组成的整体(质点组质点组)1隔离法隔离法将将某某物物体体从从周周围围物物体体中中隔隔离离出出来来,单单独独分分析析该该物物体体所所受受到到的的各各个个力称为隔离法力称为隔离法隔离法的原则:隔离法的原则:把把相相连连结结的的各各物物体体看看成成一一个个整整体体,如如果果要要分分析析的的是是整整体体内内物物体体间间的的相相互互作作用用力力(即即内内力力),就就要要把把跟跟该该力力有有关关的的某某物物体体隔隔离离出出来来当当然然,对隔离出来的物体而言,它受到的各个力就应视
16、为外力了对隔离出来的物体而言,它受到的各个力就应视为外力了2整体法整体法把把相相互互连结的的几几个个物物体体视为一一个个整整体体(系系统),从从而而分分析析整整体体外外的的物物体体对整体中各个物体的作用力整体中各个物体的作用力(外力外力),称,称为整体法整体法整体法的基本原整体法的基本原则:(1)当当整整体体中中各各物物体体具具有有相相同同的的加加速速度度(加加速速度度不不相相同同的的问题,中中学学阶段段不不易易采采用用整整体体法法)或或都都处于于平平衡衡状状态(即即a0)时,命命题要要研研究究的的是是外外力,而非内力力,而非内力时,选整体整体为研究研究对象象(2)整整体体法法要要分分析析的的
17、是是外外力力,而而不不是是分分析析整整体体中中各各物物体体间的的相相互互作作用力用力(内力内力)(3)整整体体法法的的运运用用原原则是是先先避避开开次次要要矛矛盾盾(未未知知的的内内力力)突突出出主主要要矛矛盾盾(要研究的外力要研究的外力)这样一种一种辩证的思想的思想3整体法、隔离法的交替运用整体法、隔离法的交替运用对于于连结体体问题,多多数数情情况况既既要要分分析析外外力力,又又要要分分析析内内力力,这时我我们可可以以采采取取先先整整体体(解解决决外外力力)后后隔隔离离(解解决决内内力力)的的交交叉叉运运用用方方法法,当当然然个个别情情况况也也可可先先隔隔离离(由由已已知知内内力力解解决决未
18、未知知外外力力)再再整整体体的的相相反反运运用用顺序序如如图所所示示,粗粗糙糙的的斜斜面面体体M放放在在粗粗糙糙的的水水平平地地面面上上,物物块m恰恰好好能能在在斜斜面面上上沿沿斜斜面面匀匀速速下下滑滑,斜斜面面体体静静止止不不动,若若用用平平行行斜斜面面向向下下的的力力F推推动物物块,使物,使物块加速下滑,加速下滑,则斜面体斜面体()A受到地面的摩擦力大小受到地面的摩擦力大小为零零B受到地面的摩擦力的方向水平向右受到地面的摩擦力的方向水平向右C对地面的地面的压力力为(Mm)gD在在F的作用下,可能沿水平面向左运的作用下,可能沿水平面向左运动解解析析当当物物体体放放在在斜斜面面上上时时,物物块
19、块能能匀匀速速下下滑滑,组组成成系系统统的的两两个个物物体体均均处处于于平平衡衡状状态态,系系统统只只受受两两个个平平衡衡力力:重重力力和和地地面面的的支支持持力力所所以以此此时时斜斜面面对对地地面面的的压压力力为为(Mm)g,斜斜面面体体与与地地面面间间不不存存在在摩摩擦擦力力当当用用沿沿斜斜面面的的力力F推推物物块块时时,物物块块对对斜斜面面体体的的作作用用力力(摩摩擦擦力力和和压压力力)都都没没有变化,所以斜面体对地面的作用力也没有变化,本题答案为有变化,所以斜面体对地面的作用力也没有变化,本题答案为A、C.答案答案AC当当系系统统内内各各物物体体的的加加速速度度不不相相同同时时,一一般
20、般应应采采用用隔隔离离法法进进行行受受力力分分析析,若若仍仍采采用用整整体体法法则则易易出出错错很很多多同同学学在在研研究究本本题题时时,采采用用整整体体法法,认认为为整整体体受受到到力力F后后,F沿沿水水平平向向左左的的分分力力Fx应应与与M受受到到地地面面向向右右的的摩摩擦擦力力平平衡衡而而F沿沿竖竖直直向向下下的的分分力力Fy使使斜斜面面体体对对地地面面压压力力大大于于(Mm)g,这这样样就就认认为为AC是是错错误误的的,而而误误认认为为B是是正正确确的的出出现现错错误误的的原原因因:一一是是受受整整体体法法思思维维定定势势造造成成的的,二二是是忽忽视视了了物物块块m运运动动状状态态的的
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