福建省屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第二章第三課時力的合成與分解受力分析課件魯科版

1、第三課時力的合成與分解受力分析第三課時力的合成與分解受力分析1加深對合力與分力概念的理解，掌握二者之間的“等效”替換關(guān)系及其大小關(guān)系，深化矢量和標(biāo)量的概念2熟練應(yīng)用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成與分解的運(yùn)算，掌握力的分解的方法和原則3熟練掌握受力分析的方法和步驟，并能正確選取研究對象受力分解1共點(diǎn)力的合成(1)共點(diǎn)力：如果幾個力同時作用在物體上的同一點(diǎn)，或者它們的作用線相交于同一點(diǎn)，則這幾個力叫做共點(diǎn)力(2)合力與分力：如果一個力作用在物體上產(chǎn)生的效果和其他幾個力同時作用產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫做那幾個力的合力，那幾個力叫做這個力的分力(3)力的合成：求幾個力的合力叫做力的合成 (4)平行四邊形

2、定則： 如果以表示兩個共點(diǎn)力F1、F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么，其合力F的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線來表示，如圖所示 2.力的分解(1)力的分解：求一個已知力的分力叫做力的分解力的分解是力的合成的逆運(yùn)算(2)分解遵循的定則：力的分解遵循平行四邊形定則，力的分解相當(dāng)于已知對角線求鄰邊(3)分解依據(jù)力的效果：兩個力的合力是唯一確定的，把一個力分解為兩個分力在無附加條件時，從理論上講可分解為無數(shù)組分力，但在具體問題中，應(yīng)根據(jù)力實(shí)際產(chǎn)生的效果來分解力的合成與分解是根據(jù)解決實(shí)際問題的需要而進(jìn)行的等效替代，合力與分力在實(shí)際應(yīng)用中不要重復(fù)考慮3正交分解法(1)力的正交分解：把一個力分解為

3、兩個互相垂直的分力如圖，把力F分解為Fx和Fy.其中FxFcos_，F(xiàn)yFsin_.(2)力的正交分解的方法：以共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)建立直角坐標(biāo)系將每個力分解為沿x軸和沿y軸的兩個分力建立坐標(biāo)軸的原則有兩點(diǎn)： (1)在靜力學(xué)中以少分解力和容易分解力為原則；(2)在動力學(xué)中以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建系4受力分析(1)定義：把指定物體(或研究對象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有力都分析出來，并畫出物體受力的示意圖的過程(2)受力分析的一般順序：先分析非接觸力(重力、電場力、磁場力)，再分析接觸力(彈力、摩擦力)，最后分析其他力受力分析時不要把研究對象的受力和其他物體的受力混淆，彈力、

4、摩擦力的分析有時要先判斷其有無，然后再根據(jù)其方向畫出受力分析圖1關(guān)于兩個力的合力，下列說法正確的是(D)A兩個力的合力一定大于每個分力B兩個力的合力不可能小于較小的那個分力C兩個力的合力一定小于或等于兩個分力D當(dāng)兩個分力大小相等時，它們的合力可能等于分力大小解析：合力與分力的運(yùn)算關(guān)系滿足平行四邊形定則，二力合成的范圍|F1F2|FF1F2.故合力可能大于每一個分力，也可能小于每一個分力，還可能為零所以選項(xiàng)D正確 3當(dāng)頸椎肥大壓迫神經(jīng)時，需要用頸部牽拉器牽引頸部，以緩解頸部壓迫癥狀如圖所示為頸部牽拉器拉頸椎肥大患者的示意圖，圖中為45.牽拉物P的質(zhì)量一般為3 kg10 kg，求牽拉器作用在患者頭

5、部的合力大小答案：84 N280 N共點(diǎn)力合成的常用方法及合力范圍的確定1共點(diǎn)力合成的常用方法(1)作圖法根據(jù)兩個分力的大小和方向，再利用平行四邊形定則作出對角線，根據(jù)表示分力的標(biāo)度去度量該對角線，對角線的長度就代表了合力的大小，對角線與某一分力的夾角就可以代表合力的方向如圖所示，F(xiàn)145 N，F(xiàn)260 N，F(xiàn)合75 N，53.即合力大小為75 N，與F1夾角為53.夾角為的大小相等的兩個力的合成，如圖(乙)所示由幾何知識，作出的平行四邊形為菱形，其對角線相互垂直且平分，則合力大小F2F1cos ，方向與F1夾角為.夾角為120的兩等大的力的合成，如圖(丙)所示由幾何知識得出對角線將畫出的平行

6、四邊形分為兩個等邊三角形，故合力與分力的大小相等2共點(diǎn)力合力范圍的確定(1)兩個共點(diǎn)力的合成|F1F2|F合F1F2即兩個力大小不變時，其合力隨夾角的增大而減小，當(dāng)兩力反向時，合力最小，為|F1F2|，當(dāng)兩力同向時，合力最大，為F1F2. (2)三個共點(diǎn)力的合成三個力共線且同向時，其合力最大，為F1F2F3.任取兩個力，求出其合力的范圍，如果第三個力的大小在這個范圍之內(nèi)，則三個力的合力的最小值為零，如果第三個力的大小不在這個范圍內(nèi)，則合力的最小值為最大的一個力減去另外兩個較小的力的和的絕對值【例1】 (6分)在電線桿的兩側(cè)常用鋼絲繩把它固定在地上，如圖所示如果鋼絲繩與地面的夾角AB60，每條鋼

7、絲繩的拉力都是300 N，試用作圖法和解析法分別求出兩根鋼絲繩作用在電線桿上的合力規(guī)范解答：法一：作圖法：如圖所示，自O(shè)點(diǎn)引兩條有向線段OC和OD，夾角為60.設(shè)定每單位長度表示100 N，則OC和OD的長度都是3個單位長度，作出平行四邊形OCED，其對角線OE就表示兩個拉力F1、F2的合力F，量得OE長為5.2個單位長度(3分)所以合力F1005.2 N520 N，(2分)用量角器量得COEDOE30，所以合力方向豎直向下(1分)用解析法和作圖法都能解決力的合成問題但作圖法必須嚴(yán)格用同一標(biāo)度作出力的圖示和規(guī)范的平行四邊形，對學(xué)生要求較高，因此解析法是最常用的求解方式針對訓(xùn)練11：確定以下兩組

8、共點(diǎn)力的合力范圍(1)3 N,5 N,7 N；(2)3 N,5 N,9 N.解析：(1)3 N和5 N的合力范圍為2 NF8 N若取F7 N，則和第三個力(7 N)合成時，合力可以為零，即Fmin0；若取F8 N，則和第三個力(7 N)合成時，合力可取最大值，即Fmax15 N.綜上知合力的范圍為0F合15 N.(2)3 N和5 N的合力最大為8 N，故和第三個力(9 N)合成時最小為Fmin1 N；最大為Fmax17 N，即1 NF合17 N.答案：(1)0F合15 N(2)1 NF合17 N力的分解的理解1分解的原則(1)按力產(chǎn)生的效果進(jìn)行分解；(2)按解決問題的需要進(jìn)行分解2一個已知力的

9、分力的確定方法(1)先根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個分力的方向；(2)再根據(jù)兩個分力的方向畫出平行四邊形；(3)最后根據(jù)平行四邊形知識求出兩分力的大小和方向3關(guān)于力的分解的確定性問題(1)已知合力F的大小與方向以及兩個分力的方向，則兩個分力的大小有唯一確定解，如圖(2)已知合力F的大小與方向以及一個分力的大小和方向，則另一分力的大小和方向有唯一確定的解(如圖)(3)已知合力F的大小和方向以及兩個分力的大小，這時有如下幾種可能情況：(4)已知合力F、一個分力的方向和另一分力的大小，即已知F、(F1與F的夾角)和F2的大小，確定兩分力，即求F1的大小和F2的方向，這時有如下的幾種可能情況： (5)力

10、的分解的常見模型歸納常見的分解模型有：斜面上物體的重力進(jìn)行分解，如圖(甲)所示；兩繩吊一物體時對重力進(jìn)行分解，如圖(乙)所示；繩與桿結(jié)合型力的分解(A處為光滑鉸鏈，桿的重力不計(jì))，如圖(丙)所示；尖劈模型的力的分解，如圖(丁)所示，等等(甲) (乙)(丙) (丁)4運(yùn)用正交分解法解題的步驟(1)正確選擇直角坐標(biāo)系，通常選擇共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直角坐標(biāo)軸x、y軸的選擇可按下列原則去確定：盡可能使更多的力落在坐標(biāo)軸上沿物體運(yùn)動方向或加速度方向設(shè)置一個坐標(biāo)軸(2)正交分解各力，即分別將各力投影到坐標(biāo)軸上，分別求x軸和y軸上各力投影的合力Fx和Fy，其中FxF1xF2xF3xFyF1yF2yF3

11、y(3)求Fx與Fy的合力即為共點(diǎn)力的合力，(1)使用正交分解法時，坐標(biāo)軸的建立非常關(guān)鍵，要結(jié)合具體題目，以處理問題簡單為原則進(jìn)行坐標(biāo)軸的建立(2)正交分解法的思想是先分解(分解到坐標(biāo)軸上)后合成，最終是在兩個坐標(biāo)軸上求合力情況思路點(diǎn)撥：輕繩AO、BO、CO對結(jié)點(diǎn)O都有彈力作用，且三力平衡，解答時可按力的實(shí)際作用效果分解力，也可利用正交分解法，還可利用圖示法(三角形或平行四邊形)解析：法一：(作用效果法)結(jié)點(diǎn)O受到繩OC的拉力FC等于重物所受重力mg，將拉力FC沿繩AO和BO所在直線進(jìn)行分解，兩分力分別等于拉力FA和FB，如圖(甲)，由力的圖示解得：FAFAmgsin ，F(xiàn)BFBmgcos .

12、法二：(正交分解法)如圖(乙)，將O點(diǎn)受到的三個力沿水平和豎直兩個方向進(jìn)行分解，并分別在這兩個方向上列出平衡方程得：FAsin FBcos mgFAcos FBsin 由解得：FAmgsin ，F(xiàn)Bmgcos .答案：A.力的作用效果分解法、正交分解法都是常見的求解方法，一般情況下物體只受三個以下(含三個)力時，用效果分解法較簡單，受力多于三個時常用正交分解法針對訓(xùn)練21：如圖所示，重物的質(zhì)量為m，輕細(xì)繩AO和BO的A端、B端是固定的，平衡時AO是水平的，BO與水平面的夾角為，AO的拉力F1和BO的拉力F2的大小是()AF1mgcos BF1mgcot CF2mgsin DF2mg/cos 答

13、案：B.受力分析的步驟及注意事項(xiàng)1受力分析的方法步驟2受力分析時的注意事項(xiàng)受力分析是研究和解決力學(xué)問題的關(guān)鍵，因此受力分析時要注意以下幾點(diǎn)：(1)區(qū)分研究對象所受的力與研究對象所施加的作用力例如以A物體為研究對象，則要找出“甲對A”，“乙對A”的力，而“A對甲”、“A對乙”的力就不是A物體所受的力(2)受力分析時要注意力是否存在的三個“判據(jù)”條件“判據(jù)”：即根據(jù)力的產(chǎn)生條件是否滿足來判斷物體是否受到某個力的作用效果“判據(jù)”：即根據(jù)力的作用效果是否得以體現(xiàn)來判斷物體是否受到某個力的作用相互作用“判據(jù)”：即利用力的相互作用性，從一個物體是否受到某個力的作用來判斷另一物體是否受到相應(yīng)的反作用【例3】

14、 如圖所示，物體A靠在豎直墻面C上，水平向左的力F作用在物體B上，A、B保持靜止，則A、B兩物體受力個數(shù)分別為多少？思路點(diǎn)撥：A、B兩物體保持靜止，可先采用整體法，后用隔離法研究A、B受力情況答案：A受5個力，B受4個力(1)在研究對象選取時，何種情況下用整體法？(2)整體法和隔離法相比較優(yōu)勢有哪些？(3)受力分析時，分析力的順序一般是怎樣的？答案：(1)在不涉及物體間相互作用力時，可采用整體法；(2)只研究外力的影響，受力分析個數(shù)較少；(3)先分析場力(重力、電場力、磁場力)再分析彈力、摩擦力等針對訓(xùn)練31：(2011年福建三明市模擬)如圖所示，物體A靠在豎直墻面上，在力F作用下，A、B保持

15、靜止，物體B的受力個數(shù)為()A2 B3C4 D5解析：若使物體A保持靜止，物體B須對物體A施加一個垂直于接觸面向上的彈力，由牛頓第三定律可得，物體A必然對物體B施加垂直于接觸面向下的反作用力再對物體B受力分析，由于物體B處于靜止?fàn)顟B(tài)，則它必然受到重力、力F、物體A對物體B的彈力和摩擦力共四個力的作用，應(yīng)選C.答案：C.考點(diǎn)一：合力與分力的關(guān)系【例1】 已知兩個共點(diǎn)力的合力為F，現(xiàn)保持兩力之間的夾角不變，使其中一個增大，則()A合力F一定增大B合力F的大小一定不變C合力F可能增大，也可能不變D當(dāng)090時，合力F一定減小解析：設(shè)兩個共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角為銳角(090)，當(dāng)其中一個力由原來的F

16、a逐漸增大時，由畫出的平行四邊形可知，合力一定也增大，如圖所示，所以選項(xiàng)D錯設(shè)兩共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角為鈍角(90180)，如圖所示當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時，其合力由原來的F1相應(yīng)地變?yōu)镕2、F3、F4，可能小于F1，可能等于F1，也可能大于F1，所以選項(xiàng)A錯，B錯，C正確答案：C.考點(diǎn)二：合成法、分解法的應(yīng)用【例2】 如圖所示，質(zhì)量為m的物體用細(xì)繩OC懸掛在支架上的O點(diǎn)，輕桿OB可繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動，求細(xì)繩OA中張力T的大小和輕桿OB受力F的大小答案：mg/sin (2011年安徽卷，19)L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的

17、滑塊Q相連，如圖所示，若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力則木板P的受力個數(shù)為(C)A3 B4C5 D6解析：木板受重力mg，彈簧的彈力N1，滑塊對木板的壓力N2，斜面對木板的支持力N3和摩擦力f，共計(jì)5個力的作用，故選項(xiàng)C正確本題考查了物體受力分析的方法，抓住物體運(yùn)動狀態(tài)，合理選擇研究對象，按重力、彈力、摩擦力的順序分析是避免“漏力”或“多力”的關(guān)鍵【測控導(dǎo)航】考點(diǎn)題號1.合力、分力關(guān)系的計(jì)算及應(yīng)用1、22.物體的受力分析3、6、73.力的合成與分解方法的應(yīng)用84.整體法和隔離法的應(yīng)用4、55.力的合成與分解及受力分析的綜合應(yīng)用91(2011年浙江省華維學(xué)校期末考試)小明想推動家里的衣櫥

18、，但使出了吃奶的力氣也推不動，他便想了個妙招，如圖所示，用A、B兩塊木板，搭成一個底角較小的人字形架，然后往中央一站，衣櫥居然被推動了！下列說法中正確的是(C)A這是不可能的，因?yàn)樾∶鞲緵]有用力去推衣櫥B這是不可能的，因?yàn)闊o論如何小明的力氣也沒那么大C這有可能，A板對衣櫥的推力有可能大于小明的重力D這有可能，A板對衣櫥的推力不可能大于小明的重力解析：用A、B兩塊木板，搭成一個底角較小的人字形架，小明對人字形架的壓力可以分解成兩個分力，根據(jù)平行四邊形定則，A板對衣櫥的推力有可能大于小明的重力2(2011年山東濰坊一模)如圖所示，作用于O點(diǎn)的三個力平衡，設(shè)其中一個力大小為F1，沿y方向，大小未知

19、的力F2與x方向夾角為，下列說法正確的是(D)A力F3只能在第二象限B力F3可能在第三象限的任意方向上C力F3與F2夾角越小，則F3與F2的合力越小DF3的最小值為F1cos 解析：根據(jù)平行四邊形定則可知，力F3一定在y軸正半軸沿逆時針轉(zhuǎn)過(90)的范圍內(nèi)，如圖所示，故A、B均錯；由于三力平衡，力F3與F2的合力大小始終等于F1，故C錯誤；由共點(diǎn)力的平衡知識可知，F(xiàn)3的最小值為F1cos ，故D正確3如圖所示，小車M在恒力F作用下，沿水平地面做直線運(yùn)動，由此可判斷(C)A若地面光滑，則小車一定受三個力作用B若地面粗糙，則小車可能受三個力作用C若小車做勻速運(yùn)動，則小車一定受四個力作用D若小車做加速運(yùn)動，則小車一定受三個力作用解析：先分析重力和已知力F，再分析彈力，由于F的豎直分力可能等于重力，因此地面可能對物體無彈力作用，選項(xiàng)A錯誤F的豎直分力可能小于重力，地面對物體有彈力作用，若地面粗糙，小車受摩擦力作用，共四個力作用，選項(xiàng)B錯誤；若小車勻速運(yùn)動，那么水平方向上所受摩擦力與F的水平分力平衡，這時小車一定受重力、恒力F、地面彈力、摩擦力四個力作用，選項(xiàng)