2022-2023年高考物理一轮复习 力的合成与分解课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 力的合成与分解课件，共46页。PPT课件主要包含了平行四边形定则，对角线，考点2，力的分解，分解的方法，平行四边形，三角形，作用效果，A30°，B60°等内容，欢迎下载使用。
(1)平行四边形定则：求两个互成角度的共点力 F1、F2 的合力,可以用表示 F1、F2 的有向线段为边作平行四边形,平行四边形的____________(在两个有向线段 F1、F2 之间)就表示合力的_________和_________,如图 2-2-1 甲所示.图 2-2-1
(2)三角形定则：求两个互成角度的共点力 F1、F2 的合力,可以把表示 F1、F2 的线段________顺次相接地画出,把 F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示______的大小和方向,如图乙所示.
1.概念：求一个力的________的过程.2.遵循的原则：______________定则或__________定则.
(1)按力产生的________________进行分解.(2)将已知力按互相垂直的两个方向进行分解——_______
【基础自测】1.两个共点力的大小均为 10 N,如果要使这两个力的合力
大小也是 10 N,那么这两个共点力间的夹角应为(
解析：对于两个夹角为 120°的等大的共点力而言,其合力大小与分力相等,并且合力与两分力的夹角均为60°,反之,当两个分力大小与合力大小相等时,可推知两分力之间的夹角为120°.答案：D
2.某同学在单杠上做引体向上,在下列选项中,双臂用力
解析：人做引体向上时,双臂的合力大小一定等于人体受到的重力,根据平行四边形定则,两分力夹角越小,双臂用力就越小,D 项最大,B 项最小.答案：B
3.已知某力的大小为 10 N,则不可能将此力分解为下列哪
A.3 N,3 NC.100 N,100 N
B.6 N,6 ND.400 N,400 N
解析：合力与分力之间满足平行四边形定则,合力为 10 N.必须介于两分力的合力的范围内才有可能,但 A 项中,两力的合力范围为 0≤F≤6 N.所以 10 N 的力不可能分解为 3 N、3 N.A 不可能,而 B、C、D 均可能.答案：A
4.如图 2-2-2 所示用一根细绳和一根轻直杆组成三角支架,绳的一端绕在手指上,杆的一端顶在掌心,当 A 处挂上重物时,绳与杆对手指和手掌均有作用,对这两个作用力的方向判断完
解析：A 处受到竖直绳竖直向下的拉力 F,该力有两个作用效果：沿倾斜的细绳斜向右下方拉紧细绳,沿杆向左压紧杆,因此将拉力 F 沿上述两个方向分解,可得力的平行四边形,如图 D4 所示,D 正确.
[热点归纳]几种特殊情况的共点力的合成：
【典题 1】如图2-2-3 所示,一个“Y”形弹弓顶部跨度为 L,两根相同的橡皮条的自由长度均为 L,在两橡皮条的末端用一块软羊皮(长度不计)做成裹片.若橡皮条的弹力与形变量的关系满足胡克定律,且劲度系数为 k,发射弹丸时每根橡皮条的最大长度为 2L(弹性限度内),则发射过程
中裹片对弹丸的最大作用力为(
[热点归纳](1)两个共点力的合成
|F1－F2|≤F合≤F1＋F2即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为|F1－F2|,当两力同向时,合力最大,为F1＋F2.
(2)三个共点力的合成
①三个力共线且同向时,其合力最大,为 F1＋F2＋F3.②任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内,则合力最小值等于最大的力减去另外两个力.
【典题 2】三个共点力大小分别是 F1、F2、F3,关于它们
的合力 F 的大小,下列说法正确的是(
A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大C.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零D.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
[热点归纳]常见的按力产生的效果进行分解的情形：
【典题 3】某压榨机的结构示意图如图 2-2-4 所示,其中 B为固定铰链,若在 A 铰链处作用一垂直于墙壁的力 F,则由于力 F 的作用,使滑块 C 压紧物体 D,设 C 与 D 光滑接触,杆的重力及滑块 C 的重力不计,图中 a＝0.5 m,b＝0.05 m,则物体 D 所受压
力的大小与力 F 的比值为(
方法技巧：(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的
(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形.(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小.
【迁移拓展】如图2-2-5 所示,质量均为 M 的 A、B 两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为 m 的重物 C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ.下列
A.当 m 一定时,θ越大,轻杆受力越小B.当 m 一定时,θ越小,滑块对地面的压力越大C.当θ一定时,M 越大,滑块与地面间的摩擦力越大D.当θ一定时,M 越小,可悬挂重物 C 的质量 m 越大
即可满足F1cs θ≤μF1sin θ,此时A、B都会处于静止状态,与M 大小无关,D 错误.
力的分解中的解的个数问题
【典题 4】已知两个共点力的合力为 50 N,分力 F1 的方向
与合力 F 的方向成 30°角,分力 F2 的大小为 30 N,则(A.F1 的大小是唯一的B.F2 的方向是唯一的C.F2 有两个可能的方向D.F2 可取任意方向
解析：如图 2-2-6 所示.
由F1、F2和F的矢量三角形并结合几何关系可以看出：当F2＝F20＝25 N时,F1的大小是唯一的,F2的方向也是唯一的.因F2＝30 N＞F20＝25 N,所以F1的大小有两个,即F′1和F″1,F2的方向也有两个,即F′2的方向和F″2的方向,C正确.
[热点归纳]1.定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.2.步骤：如图 2-2-7 所示,建立直角坐标系.通常选择共点力的作用点为坐标原点,建立 x、y 轴让尽可能多的力落在坐标轴上.图 2-2-7
3.把不在坐标轴上的各力向坐标轴进行正交分解.4.沿着坐标轴的方向求分力Fx、Fy.
【典题 5】如图2-2-8所示,一质量为 m 的沙袋用不可伸长的轻绳悬挂在支架上,一练功队员用垂直于绳的力将沙袋缓慢拉起使绳与竖直方向的夹角为θ＝30°,
且绳绷紧,则练功队员对沙袋施加的作用力大小为(图 2-2-8
－mg＝0,联立可解得 F＝
解析：如图 D7 所示,建立直角坐标系对沙袋进行受力分析.由平衡条件有Fcs 30°－FTsin 30°＝0,FTcs 30°＋Fsin 30°
【典题 6】如图2-2-9 所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆 M、N 上的 a、b 两点,悬挂衣服的衣架钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态.如果只人
为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是(A.绳的右端上移到 b′,绳子拉力不变B.将杆 N 向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂
解析：设两杆间距离为 d,绳长为 l,Oa、Ob 段长度分别为la和lb,则l＝la＋lb,两部分绳子与竖直方向夹角分别为α和β,受力分析如图2­2­10所示.
绳子中各部分拉力相等,Fa＝Fb＝F,则α＝β.满足
,d 和 l 均不变,则 sin α为定值,α为定值,cs α为定
值,绳子的拉力保持不变,衣服的位置不变,A 正确,C、D 错误；将杆 N 向右移一些,d 增大,则 sin α增大,cs α减小,绳子的拉力增大,B 正确.答案：AB
【迁移拓展】如图 2-2-11 所示,电灯的重力 G＝10 N,AO 绳与顶板间的夹角为 45°,BO
绳水平,AO 绳的拉力为FA,BO绳的拉力为FB,则(图 2-2-11
解析：O 点为两段绳的连接点,属于“死结”,AO 绳的拉力 FA 与 BO 绳的拉力 FB 大小不相等.结点 O 处电灯的重力产生了两个效果,一是沿 OA 向下的拉紧 AO 的分力 F1,二是沿 BO 向左的拉紧 BO
绳的分力 F2,画出平行四边形如图 D8 所示.
(1)“死杆”：轻质固定杆,它的弹力方向不一定沿杆的方向,作用力的方向需要结合平衡方程或牛顿定律求得.(2)“活杆”：一端有铰链相连的杆属于活动杆,轻质活动杆的弹力方向一定沿杆的方向.
【典题 7】如图 2-2-12 甲所示,轻绳 AD 跨过固定在水平横梁 BC 右端的定滑轮挂住一个质量为 10 kg 的物体,∠ACB＝30°；图乙中轻杆 HP 一端用铰链固定在竖直墙上,另一端 P 通过细绳 EP 拉住,EP 与水平方向也成 30°,轻杆的 P 点用细绳PQ 拉住一个质量也为 10 kg 的物体.g 取 10 N/kg,求轻绳 AC 段的拉力大小 FAC 与细绳 EP 段的拉力大小 FEP 之比.
解：题图甲和乙中的两个物体都处于平衡状态,根据平衡条件可判断,与物体相连的细绳拉力大小等于物体的重力.分别取 C 点和 P 点为研究对象,进行受力分析如图 2-2-13(a)和(b)所示.
对称法解决非共面力问题
在力的合成与分解的实际问题中,经常遇到物体受多个非共面力作用处于平衡状态的情况,而在这类平衡问题中,又常有图形结构对称的特点,结构的对称性往往对应着物体受力的对称性.
解决这类问题的方法是根据物体受力的对称性,结合力的
合成与分解知识及平衡条件列出方程,求解结果.
【典题 8】如图2-2-14 是悬绳对称且长度可调的自制降落伞.用该伞挂上重为 G 的物体进行两次落体实验,悬绳的长度 l1