用圖解法巧解力的合成與分解.ppt

用圖解法巧解力的合成與分解,在分析力的合成與分解問題的動(dòng)態(tài)變化時(shí)，用公式法討論有時(shí)很繁瑣，而用作圖法解決就比較直觀、簡單，但學(xué)生往往沒有領(lǐng)會(huì)作圖法的實(shí)質(zhì)和技巧，或平時(shí)對(duì)作圖法重視不夠，導(dǎo)致解題時(shí)存在諸多問題下面結(jié)合實(shí)例用圖解法來探究力的合成與分解問題的動(dòng)態(tài)變化,例1 如圖1所示，物體在沿粗糙斜 面向上的拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)F逐漸增大到物體即將相對(duì)于斜面 向上運(yùn)動(dòng)的過程中，斜面對(duì)物體的作用力可能 ( ) A逐漸增大 B逐漸減小 C先增大后減小 D先減小后增大,圖1,解析 因?yàn)槌跏紶顟B(tài)拉力F的大 小未知，所以斜面對(duì)物體的摩擦 力大小和方向未知，故在F逐漸增 大的過程中，斜面對(duì)物體的作用 圖2 力的變化存在多種可能斜面對(duì)物體的作用力是斜面對(duì)物體的支持力與摩擦力的合力因?yàn)槲矬w始終保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以斜面對(duì)物體的作用力和物體重力G與拉力F的合力是平衡力因此，判斷斜面對(duì)物體的作用力的變化就轉(zhuǎn)化為分析物體的重力G和拉力F的合力的變化物體的重力G和拉力F的合力的變化如圖2所示,由圖可知，當(dāng)初始狀態(tài)FGsin時(shí)，隨著拉力F逐漸增大，F(xiàn)合逐漸增大，斜面對(duì)物體的作用力也逐漸增大，選項(xiàng)A正確當(dāng)初始狀態(tài)FGsin時(shí)，隨著拉力F逐漸增大，F(xiàn)合先減小后增大，斜面對(duì)物體的作用力也先減小后增大，選項(xiàng)D正確,答案 AD,名師歸納 本題屬于探究兩個(gè)分力的夾角()不變，當(dāng)其中一個(gè)力的大小和方向不變，另一個(gè)力增大時(shí)，合力F合的變化情況通過分析知，當(dāng)90時(shí)，F(xiàn)合隨著其中一個(gè)力的增大而增大當(dāng)90時(shí)，F(xiàn)合的變化情況比較復(fù)雜，其中F合和增大的那個(gè)力的方向垂直時(shí)，F(xiàn)合有最小值,答案 AC,名師歸納 F和F1、F2組成閉合三角形，在F1和F的夾角保持不變時(shí)，若F2Fsin，則有惟一解；若F2Fsin，則有兩個(gè)解；若F2Fsin，則無解,例3 如圖4所示，用細(xì)繩系住放 在傾角為的光滑斜面上的球，當(dāng) 細(xì)繩由水平方向緩慢向上偏移至豎 圖4 直方向的過程中，細(xì)繩上的拉力將 ( ) A逐漸增大 B逐漸減小 C先增大后減小 D先減小后增大,解析 球的重力有兩個(gè)效果，即拉 細(xì)繩和壓斜面用圖解法分析該題， 作出力的分解圖示如圖5所示由圖 可知，當(dāng)細(xì)繩由水平方向逐漸向上偏 移至豎直方向時(shí)，細(xì)繩上的拉力F2將 圖5 先減小后增大，當(dāng)F2和F1的方向垂直時(shí)，F(xiàn)2有極小值；而球 對(duì)斜面的壓力F1逐漸減小故選項(xiàng)D正確,答案 D,名師歸納 本題是把一個(gè)力(G)分解為兩個(gè)分力(F1、F2)的典型問題，其特點(diǎn)是一個(gè)分力(F1)的方向不變，大小可變；而另一個(gè)分力的大小和方向都可變通過以上分析可知，大小和方向都可變的分力(F2)的大小往往存在極值，且F2F1時(shí)，F(xiàn)2有極小值；而方向不變、大小可變的力(F1)是單調(diào)變化的要特別關(guān)注的是，我們所研究的過程是否包含極值狀態(tài)，即F2F1的狀態(tài)例如當(dāng)細(xì)繩由沿斜面向上順時(shí)針緩慢偏移至豎直方向的過程中，細(xì)繩上的拉力就逐漸增大，而不能認(rèn)為先減小再增大,例4 如圖6所示，在“共點(diǎn)力合 成”的實(shí)驗(yàn)中，橡皮條一端固定于 P點(diǎn)，另一端連接兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)， 分別用F1和F2拉兩個(gè)彈簧測(cè)力計(jì)， 圖6 將這端的結(jié)點(diǎn)拉至O點(diǎn)現(xiàn)讓F1大小不變，方向沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)某一角度，要使這端的結(jié)點(diǎn)仍位于O點(diǎn)，則關(guān)于F2的大小和圖中的角，下列說法中正確的是 ( ) A增大F2的同時(shí)增大角 B增大F2的同時(shí)減小角 C增大F2而保持角不變 D減小F2的同時(shí)增大角,解析 依題意知，在F2和角變 化的過程中，F(xiàn)1和F2的合力不變 又因?yàn)镕1大小不變，所以以結(jié)點(diǎn)O 為圓心，以F1的大小為半徑畫圓， 圖7 作出三力的矢量圖如圖7所示由圖可知，當(dāng)角增大時(shí)，F(xiàn)2一定增大，而180的變化比較復(fù)雜當(dāng)F1F2時(shí)，有最大值，就有最小值當(dāng)初始狀態(tài)90時(shí)，隨著角的增大，減小，增大，故選項(xiàng)A正確；當(dāng)初始,狀態(tài)90時(shí)，若F1沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)且保持90，隨著角的增大，增大，減小，故選項(xiàng)B正確；當(dāng)初始狀態(tài)90時(shí)，若F1沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)且使90，初態(tài)和末態(tài)的相等，則也相等，此時(shí)選項(xiàng)C正確,答案 ABC,名師歸納 本題是把一個(gè)力分解為兩個(gè)分力的又一典型問題，其特