高中物理人教版 (新课标)必修1第三章 相互作用5 力的分解导学案及答案
展开求一个已知力的分力叫力的分解.
2.分解依据
力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则(或三角形定则).
3.分解原则
把一个已知力作为平行四边形的对角线,则与已知力共点的平行四边形的两条邻边就表示已知力的两个分力.由于同一条对角线可以作出无数个不同的平行四边形,因此,如果没有限制,从理论上分析,一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力.
进行力的分解,主要是按力的实际作用效果进行分解.
4.分解思路
力的分解,关键是根据力的实际作用效果确定分力的方向,然后画出力的平行四边形,这样就可以利用数学关系确定所求的分力。
二、力按作用效果分解的几个典型实例
三、力的正交分解法
1.力的正交分解法
在许多情况下,根据力的实际作用效果,我们可以把一个力分解为两个相互垂直的分力.把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解,叫力的正交分解法.
2.正交分解法的原理
一条直线上的两个或两个以上的力,其合力可由代数运算求得.当物体受到多个力作用,并且这几个力只共面不共线时,其合力用平行四边形定则求解很不方便.为此,我们建立一个直角坐标系,先将各力正交分解在两条互相垂直的坐标轴上,分别求出两个不同方向上的合力Fx和Fy,然后由F=eq \r(F\\al(2,x)+F\\al(2,y))求合力.
3.正交分解法的步骤
(1)以力的作用点为原点建立直角坐标系,标出x轴和y轴.如果这时物体处于平衡状态,则两轴方向可根据解题方便自己选择.
(2)将与坐标轴不重合的力分解为x轴方向和y轴方向的两个分力,并在图上标明Fx和Fy.
(3)在图上标出力与x轴或力与y轴的夹角,然后列出力Fx、Fy的表达式.如图所示,F与x轴夹角为θ,则Fx=Fcs θ,Fy=Fsin θ,与两轴重合的力就不要再分解了.
(4)列出x轴方向上各分力的合力和y轴方向上各分力的合力的两个方程,然后求解.
一、对力作用效果的理解
【例1】 如图所示,光滑斜面上物体重力mg分解为F1、F2两个力,下列说法中正确的是
A.F1是斜面作用在物体上使物体下滑的力,F2是物体对斜面的压力
B.物体受到mg、FN、F1、F2四个力的作用
C.物体只受到重力mg和斜面的支持力FN的作用
D.力FN、F1、F2三力的作用效果与mg、FN两个力的作用效果相同
二、力分解有定解的条件
【例2】 在已知的一个力的分解中,下列情况具有唯一解的是
A.已知两个分力的方向,并且不在同一直线上
B.已知一个分力的大小和方向
C.已知一个分力的大小和另一个分力的方向
D.已知两个分力的大小
三、正交分解法的应用
【例3】 如图所示,质量为m的物体在恒力F作用下沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间动摩擦因数为μ,则物体受到的摩擦力的大小为
A.Fsin θ B.Fcs θ
C.μ(Fsin θ+mg) D.μ(mg-Fsin θ)
【巩固练习】
1.关于物体受力分解问题,下述哪些是正确的阐述
A.斜面上的物体所受的重力,可以分解为使物体下滑的力和挤压斜面的力
B.水平地面上的物体受到的斜向上的拉力,可以分解为水平向前拉物体的力和竖直向上提物体的力
C.水平地面上的物体受到的斜向下的拉力,可以分解为水平向前拉物体的力和竖直向下压地面的力
D.据力的分解等知识可知,沿与水平方向成同一角度推拉水平地面上的物体,使其匀速运动,斜向上拉物体比斜向下推物体一般要省力.
2.将一个竖直向下的8 N的力分解为两个力,其中一个分力方向水平,大小为6 N,那么另一个分力大小为
A.10 N B.8 N C.6 N D.2 N
3.在光滑斜面上自由下滑的物体受到的力有
A.重力和斜面的支持力 B.重力、下滑力
C.重力、下滑力和斜面的支持力 D.重力、下滑力、正压力和斜面的支持力
4.如果图甲,小球挂在墙上,绳与墙的夹角为θ,绳对球的拉力F产生什么样的效果,可以分解为哪两个方向的里来代替F? 如图乙,如果这个小球处于静止状态,重力G产生的效果是什么,如何分解重力G。
5.已知竖直平面内有一个大小为10 N的力作用于O点,该力与x轴正方向之间的夹角为30°,与y轴正方向之间的夹角为60°,现将它分解到x轴和y轴方向上,则
A.Fx=5 N,Fy=5 N B.Fx=5eq \r(3) N,Fy=5 N
C.Fx=5 N,Fy=5eq \r(3) N D.Fx=10 N,Fy=10 N
6.如下图甲所示,电灯的重力G=10N,绳AO与顶板间夹角为45°,绳BO水平,则绳AO所受的拉力__________;绳BO所受的拉力__________。
7.把一个力F分解成相等的两个分力,则两个分力的大小可在______和______的范围内变化,______越大时,两分力越大.
8.一个物体受三个力的作用,已知一个力是80 N,指向东偏北30°的方向;一个力为40 N,指向西北方向;一个力为20 N,指向南方,求三个力的合力大小.
9.图为剪式千斤顶,是用来顶起汽车的装置.当摇动把手时,螺纹轴就能迫使千斤顶的两臂靠拢,同时抬起重物.汽车对千斤顶的压力为1.0×105 N,当千斤顶两臂之间的夹角为120°时,其两臂受的压力各是多大?
10.一位同学在厨房里帮助妈妈做菜时对菜刀产生了兴趣,他发现菜刀的刀刃前部和后部的薄厚程度不一样,刀刃前部的顶角小,后部的顶角大(如下图),他先后作出过几个猜想,其中合理的是( )。
A. 刀刃前部和后部薄厚不匀,仅是为了打造方便,外形美观,跟使用功能无关
B. 在刀背上加上同样的压力时,分开其他物体的力跟刀刃薄厚无关
C. 在刀背上加上同样的压力时,顶角越大,分开其他物体的力越大
D. 在刀背上加上同样的压力时,顶角越小,分开其他物体的力越大
11.如图所示,质量为m,横截面为直角三角形的物块ABC,∠ABC=α,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力.若物块静止不动,则摩擦力的大小为多少?
12. 如图所示,重为G的光滑球在倾斜角为30°的斜面上,分别被与斜面夹角为60°、90°、150°的挡板挡住于1、2、3的位置时,斜面与挡板所受的压力分别为多大?
1.将一个大小为7N的力分解为两个力,其中一个分力的大小为4N,则另一个分力的大小不可能是( )
A.4NB.7NC.11ND.12N
2.如图所示,细绳OM与ON所能承受的最大拉力相同,长度lOM>lON,则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)( )
A.ON绳先被拉断
B.OM绳先被拉断
C.ON绳和OM绳同时被拉断
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
3.城市中的路灯、无轨电车的供电线路等经常用三角形的结构悬挂,如图是这类结构的一种简化模型.图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动,钢索和杆的重力都可忽略. 如果悬挂钢索AO能承受的最大拉力为2×104N,θ=30°,则当杆BO处于水平位置,即垂直于竖直墙面时,悬挂的物重不能超过多少牛?
4. 将已知力F分解为F1、F2两个分力,如果已知F1的大小及F2与F的夹角θ,且θ<90°,则下列说法正确的是( )
A. 当F1<Fsinθ时,F2一定有两个解
B. 当F>F1>Fsinθ时,F2一定有两个解
C. 当F1<Fsinθ时,F2有唯一解
D. 当F1<Fsinθ时,F2无解
5.已知力F的一个分力F1跟F成30°角,大小未知,另一个分力F2的大小为eq \f(\r(3),3)F,方向未知,则F1的大小可能是( )
A.eq \f(\r(3)F,3) B.eq \f(\r(3)F,2) C.eq \f(2\r(3)F,3) D.eq \r(3)F
6.粗糙斜面上一物体的重力为,斜面的倾角为,当它受到一个水平方向的推力时,物体沿斜面向上做匀速直线运动,求斜面对物体的支持力,物体受到的摩擦力和物体与斜面之间的滑动摩擦因数。
7.质量为m的木块,在与水平方向夹角为θ的推力F作用下,沿水平地面做匀速运动,如图所示,已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力应为
A.μmg B.μ(mg+Fsin θ)
C.μ(mg-Fsin θ) D.Fcs θ
8.如图所示,物体质量为,靠在粗糙的竖直墙上,物体与墙之间的动摩擦因数为,若要使物体沿着墙匀速运动,则外力的大小可能是
A. B.
C. D.
9.如图所示,重力为500 N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止.不计滑轮与绳的摩擦.求地面对人的支持力和摩擦力.
10.如图所示,A与B两个物体用轻绳相连后,跨过无摩擦的定滑轮,A物体在Q位置时处于静止状态,若将A物体移到P位置,仍然能够处于静止状态,则A物体由Q移到P后,作用于A物体上的力中增大的是
A.地面对A的摩擦力
B.地面对A的支持力
C.绳子对A的拉力
D.A受到的重力
11.如图所示,水平地面上斜放着一块木板AB,在AB上面放一个木块,设木块对木板的压力为FN,木块所受重力沿木板向下的分力为F1,若使木板的B端逐渐放低时,将会产生下述哪种结果
A.FN增大,F1增大 B.FN增大,F1减小
C.FN减小,F1增大 D.FN减小,F1减小
12.如图所示,三个物体静止于粗糙水平面上,已知,则地面对的摩擦力是
A.水平向左 B.水平向右
C.摩擦力为零 D.摩擦力不为零,但方向不能确定
13.如图所示,、两物体的重力都等于,各接触面间动摩擦因数都等于,同时有的两个水平力分别作用在和上。和均静止,则地面对和对的摩擦力分别为
A.6N 3N B.1N 1N
C.0N 1N D.0N 2N
14.如图所示,质量为的物体,在沿斜面向上的拉力作用下,沿质量为的斜面匀速下滑,此过程中斜面仍静止,则水平面对斜面
A.有水平向左的摩擦力
B.无摩擦力
C.支持力为
D.支持力小于
15.如图所示,将一个已知力F分解为F1和F2,已知F=10N,F1与F的夹角为37°,则F2的最小值是(sin37°=0.6,cs37°=0.8)( )
A.4N
B.6N
C.8N
D.10N
16.如图所示,质量为的直角三棱柱放在水平地面上,三棱柱的斜面是光滑的,且斜面倾角为。质量为的光滑球放在三棱柱和光滑竖直墙壁之间,和都处于静止状态,求地面对三棱柱支持力和摩擦力各为多少?
17.木箱重为,与地面间的动摩擦因数为,用斜向上的力拉木箱使之沿水平地面匀速前进,如图所示,求拉力的最小值。
18.在机械设计中,常用到下面的力学装置,如图只要使连杆与滑块所在平面法线的夹角小于某个值,那么无论连杆对滑块施加多大的作用力,都不可能使之滑动,且连杆对滑块施加的作用力越大,滑块就越稳定,工程力学上称为“自锁”现象。求自锁时应满足什么条件。(设滑块与所在平面间的动摩擦因数为)
19. 如图所示,一倾角为θ的固定斜面上,有一块可绕其下端转动的挡板P,今在挡板与斜面间夹有一重为G的光滑球.试求挡板P由图示的竖直位置缓慢地转到水平位置的过程中,球对挡板压力的最小值是多大?
20.长直木板的上表面的一端放置一个铁块,木板放置在水平面上,将放置铁块的一端由水平位置缓慢地向上抬起,木板另一端相对水平面的位置保持不变,如图3-5-8所示.铁块受到的摩擦力F与木板倾角α变化的图线可能正确的是(设最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力大小)
21.如图所示,物体重30 N,用OC绳悬挂在O点,OC绳能承受的最大拉力为20eq \r(3) N,再用一绳系在OC绳的A点,BA绳能承受的最大拉力为30 N,现用水平力拉BA,可以把OA绳拉到与竖直方向成多大角度?
22.如图所示,已知物体在三个共点力的作用下沿x轴运动,其中F1=80 N,F2=120 N,它们与x轴夹角都是30°,F3是确保物体沿x轴运动的最小分力.试问:
(1)最小分力为多大?沿什么方向?
(2)三个分力的合力多大?
23.一个底面粗糙的质量为M的三角劈放在水平面上,三角劈的斜面光滑且与水平面成角。用一端固定的轻绳系一质量为m的小球,将小球放在斜面上,轻绳与竖直面的夹角为,如下图所示。求当三角劈静止时绳子的张力T是多少?若地面对三角劈的最大静摩擦力等于地面对三角劈的支持力的k倍,为使整个系统静止,k值不能小于多少?
高中物理必修1第三章第4节
编号:018
编号:018力的分解
编写:
王彦海
班级:
姓名:
实例
分析
地面上物体受斜向上的拉力F,拉力F一方面使物体沿水平地面前进,另一方面向上提物体,因此拉力F可分解为水平向前的力F1和竖直向上的力F2.
质量为m的物体静止在斜面上,其重力产生两个效果:一是使物体具有沿斜面下滑趋势的分力F1;二是使物体压紧斜面的分力F2,
F1=mgsin α,F2=mgcs α.
质量为m的光滑小球被竖直挡板挡住而静止于斜面上时,其重力产生两个效果:一是使球压紧板的分力F1;二是使球压紧斜面的分力F2.
F1=mgtan α,F2=eq \f(mg,cs α).
质量为m的光滑小球被悬线挂靠在竖直墙壁上,其重力产生两个效果:一是使球压紧竖直墙壁的分力F1;二是使球拉紧悬线的分力F2.
F1=mgtan α,F2=eq \f(mg,cs α)
A、B两点位于同一平面上,质量为m的物体被AO、BO两线拉住,其重力产生两个效果:一是使物体拉紧AO线的分力F1;二是使物体拉紧BO线的分力F2.F1=F2=eq \f(mg,2sin α)
质量为m的物体被支架悬挂而静止,其重力产生两个效果:一是拉伸AB的分力F1;二是压缩BC的分力F2.F1=mgtan α,F2=eq \f(mg,cs α).
高中物理必修1第三章第5节
编号:019
编号:019力的分解练习
编写:
王彦海
班级:
姓名:
高中人教版 (新课标)5 力的分解学案设计: 这是一份高中人教版 (新课标)5 力的分解学案设计,共4页。
高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 力的分解导学案: 这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第一册第2节 力的分解导学案,共14页。学案主要包含了学习目标,核心素养目标,学习重难点,学习过程,素养训练,规律方法,思考·讨论,精炼反馈等内容,欢迎下载使用。
2021学年1 重力与弹力导学案及答案: 这是一份2021学年1 重力与弹力导学案及答案,共8页。学案主要包含了要点解析,变式训练,变式训练1,变式训练2,巩固练习等内容,欢迎下载使用。