2021学年4 力的合成和分解课文内容课件ppt

这是一份2021学年4 力的合成和分解课文内容课件ppt，共34页。PPT课件主要包含了学习目标，知识梳理，同一点，作用线，单独作用，共同作用，几个力的合力，平行四边形定则，对角线，无数个等内容，欢迎下载使用。
1.理解合力与分力的概念,理解等效替代关系,知道力的分解是力的合成的逆运算。2.掌握力的平行四边形定则,会定性判断合力大小与两个分力夹角之间的关系,能用力的合成与分解分析解决简单的实际问题。3.能进一步区分矢量和标量,知道力的平行四边形定则是矢量相加的普遍规则。
一、共点力几个力如果都作用在物体的 ,或者它们的 相交于一点,这几个力叫作共力点。二、合力和分力假设一个力 的效果跟某几个力 的效果相同,这个力就叫作那几个力的 ,那几个力叫作这个力的 。三、力的合成和分解1.求 的过程叫作力的合成,求一个力的 的过程叫作力的分解。2.合力和分力的关系遵从 。
3.平行四边形定则:两个力合成时,如果以表示这两个力的有向线段为 作平行四边形,这两个邻边之间的 就代表合力的大小和方向。如图所示, 表示F1与F2的合力,反之, 表示F的两个分力。
4.将一个力分解时,以表示该力的有向线段为 ,可以作出 不同的平行四边形。也就是说,同一个力F可以分解为 大小、方向不同的分力。四、矢量和标量1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从 的物理量。2.标量:只有大小,没有方向,相加时遵从 的物理量。
(1)合力与分力是一对平衡力。(　 　)
(2)合力与原来那几个力一定同时作用在物体上。(　 　)(3)合力的作用可以替代原来那几个力的作用,它与那几个力是等效替代关系。(　 　)(4)合力总比分力大。(　 　)(5)一个力F和它的两个分力都是物体实际受到的力。(　 　)
2.两个共点力的大小分别为F1=15 N,F2=8 N,它们的合力F大小不可能等于(　 　)A.9 N B.25 N C.8 N D.21 N
解析:当F1、F2方向相同时,它们的合力最大,即Fmax=15 N+8 N=23 N,当F1、F2方向相反时,它们的合力最小,即Fmin=15 N-8 N=7 N,则7 N≤F≤23 N,不在此范围的是25 N,选项B符合题意。
3.如图,在水平面上有质量为2 kg的物体,正在向右运动,在运动过程中还受到一水平向左、大小为10 N的拉力F的作用,则物体所受的合力为(已知物体与地面间的动摩擦因数为μ=0.5,g取10 m/s2)(　 　)A.0 N B.20 N,向右C.20 N,向左 D.10 N,向右
解析:物体在向右运动,故受到地面的滑动摩擦力,则摩擦力的大小Ff=μmg=10 N;方向与运动方向相反,水平向左;在运动过程中还受到一水平向左、大小为10 N的拉力F的作用,物体所受的合力为20 N,方向向左,故C正确,A、B、D错误。
4.如图所示,把光滑斜面上的物体所受重力mg分解为F1、F2两个力。图中FN为斜面对物体的支持力,则下列说法正确的是(　 　)A.F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力B.F2是物体对斜面的正压力C.物体受mg、FN、F1和F2四个力的作用D.物体只受重力mg和弹力FN的作用
解析:分力并不是物体实际受到的力,A、B、C错误,D正确。
要点一　合力与分力的关系
1.两分力大小不变时,合力F随两分力夹角θ的增大而减小,随θ的减小而增大。(1)两分力同向(θ=0°)时,合力最大,F=F1+F2,合力与分力同向。(2)两分力反向(θ=180°)时,合力最小,F=|F1-F2|,合力的方向与较大的一个分力的方向相同。(3)合力的取值范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2。合力可以大于、小于或等于某一分力。
2.合力与分力间遵从平行四边形定则。3.三个力的合力的最大值Fmax=F1+F2+F3,当其中某一个力大小介于另外两个力的合力范围之内时,它们合力的最小值Fmin=0。
[典例1] 两个力F1和F2间的夹角为θ,两个力的合力为F,以下说法正确的是(　 　)A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越小B.合力F可能比任何一个分力都小C.合力F比任何一个分力都大D.分析物体受力时,物体受到某一个力,同时也受到力的两个分力作用
解析:若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F越大,故A错误;由力的合成方法可知,两个力合力的范围为 |F1-F2|≤F≤F1+F2,所以合力有可能大于任一分力,也可能小于任一分力,还可能与两个分力都相等,故B正确,C错误;物体的某一个力和该力的两个分力是等效替代关系,不同时存在,故D错误。
[变式1] 如图甲是射箭运动员的比赛场景,发射时弦和箭可等效为图乙的情景。若选手拉弓时手对弦的作用力为F,上、下两弦的拉力分别为F1和F2,则箭被发射瞬间的受力情况分析正确的是(　 　)A.箭受到F、F1和F2三个力的作用B.F1和F2的大小之和等于FC.箭受到的合力为零D.人将弦拉得越紧,箭受到的合力越大
解析:箭被发射瞬间,选手对弦的作用力F消失,其受力如图所示。此时F1、F2的合力与F大小相等,但F1和F2间有一夹角,F并不等于F1、F2的大小之和,故A、B、C错误;人将弦拉得越紧,则夹角越小,且拉力F1、F2越大,即箭受到的合力越大,故D正确。
要点二　合力的求解方法
1.作图法(如图所示)
2.计算法(1)两分力共线时,有两种情况。①若F1、F2两力同向,则合力F=F1+F2,方向与两力同向。②若F1、F2两力反向,则合力F=|F1-F2|,方向与两力中较大的同向。(2)两分力不共线时,根据平行四边形定则作出力的示意图,然后由几何关系求解对角线所对应的力,即为合力大小。经常遇到以下特殊情况。
③两个等大的力,夹角α=120°时,则合力大小等于分力大小(如图丙所示)。
[典例2] 杨浦大桥是跨越黄浦江的我国自行设计建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥,如图所示。挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺苍穹,塔的两侧32对钢索连接主梁,呈扇面展开,如巨型琴弦,正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。假设斜拉桥中某对钢索与竖直方向的夹角是30°,每根钢索的拉力都是3×104 N,那么该对钢索对塔柱形成的合力有多大?方向如何?
解析:把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力,以它们为邻边作出平行四边形,其对角线就表示它们的合力。由对称性可知,合力方向一定沿塔柱竖直向下。法一　作图法(如图甲所示)自O点引两根有向线段OA和OB,它们跟竖直方向的夹角都为30°。取单位长度为1×104 N,则OA和OB的长度都是3个单位长度。量得对角线OC长为5.2个单位长度,所以合力的大小为F=5.2×1×104 N=5.2×104 N。
答案:5.2×104 N　方向竖直向下
(1)作图法求合力时,各个力的图示必须采用同一标度,并且所选力的标度要适当。(2)平行四边形定则是矢量运算的通用法则,适用于任何矢量的运算。
[变式2] (多选)如图所示,两人共提一桶水缓缓行进,则(　 　)A.两人手臂间的夹角小些省力B.两人手臂间的夹角大些省力C.调整两人手臂间的夹角,可以做到每个人对水桶的拉力大于水和水桶的重力D.调整两人手臂间的夹角,可以做到每个人对水桶的拉力小于水和水桶的重力
解析:如图所示,两个人拉力的合力与水的重力等大反向,则夹角越小,两个拉力越小,人越省力,A正确,B错误;根据平行四边形定则知,分力可能大于合力,也可能小于合力,C、D正确。
1.如果没有限制,一个力可分解为无数对大小、方向不同的分力。在实际问题中,是按力的作用效果来分解一个力。其基本步骤是:(1)根据力的实际作用效果确定两个分力的方向。(2)根据两个分力的方向作出力的平行四边形。(3)利用数学知识解三角形,分析、计算分力的大小。
2.重力按作用效果分解的几个实例
[典例3] 如图所示,光滑斜面的倾角为θ,斜面上有两个相同的小球分别用光滑挡板A、B挡住,挡板A沿竖直方向,挡板B垂直于斜面,则:
(1)两挡板A、B受到小球的压力大小之比为多少?(2)斜面受到1、2两个小球的压力大小之比为多少?
(1)对实际问题中的力进行分解时,首先要根据力的作用效果,准确规范地作出力的分解的平行四边形,以确定力与平行四边形的边角关系,将对力的计算转化为对几何图形的边角计算。(2)在确定力的实际作用效果时,若物体受三个力并处于平衡状态,确定其中一个力的实际作用效果时,可先作出物体所受的三个力的示意图,其中一个力的实际作用效果的方向一定与其余两个力的合力反向。
[变式3] 如图所示,用一个轻质三角支架悬挂重物,AB杆的左端用铰链固定,且它所能承受的最大压力为2 000 N,BC绳所能承受的最大拉力为1 000 N,α=30°。为不使支架断裂,求悬挂的重物应满足的条件。
答案:悬挂的重物应不超过500 N
1.矢量是既有大小,又有方向的物理量,但既有大小,又有方向的物理量不一定是矢量。2.矢量和标量的最本质的区别是它们的运算方法不同,相加时遵从平行四边形定则的物理量才是矢量。
[典例4] 如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力围成封闭三角形。下列4个图中,这三个力的合力为零的是(　 　)
解析:若三个力矢量首尾相连构成一个封闭三角形,则合力为零,故选项C正确。