物理教科版 (2019)5 力的分解教课内容课件ppt

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1.知道什么是力的分解,知道力的分解同样遵守平行四边形定则。2.理解力的分解原则,会正确分解一个力,并会用作图法和计算法求分力。3.知道力的正交分解法,会用正交分解法求合力。
1.了解力的分解的概念,形成物理观念。2.通过力的分解在生活中的应用,培养科学态度与责任。3.通过利用正交分解法求合力,体会分解是为了合成的科学思维方法。
一、一个力可以用几个力来替代1.力的分解:一个力作用在物体上可以用几个共同作用在物体上的共点力来等效替代,这几个力称为那一个力的分力。求一个已知力的分力叫作力的分解。2.将60 N的力进行分解,得到的分力一定小于60 N吗?提示:不一定。
二、力的分解的应用1.城市里高大的立交桥建有长长的引桥,减小了坡度,使车辆所受重力沿桥面方向的分力对行驶的影响减弱,可以使上桥更容易,下桥更安全。在山区中修建的盘山公路,也是同样的道理。2.石拱桥中筑成大拱的各石块间接触面与竖直方向成一定角度,石块受到的重力和来自桥面的压力可以分解为垂直于接触面的分力,产生相互挤压的作用效果。通过层层挤压,拱桥形成了稳定的结构。
3.图甲是斜拉桥的示意图。图乙中的F是斜拉桥中的某一根钢索对梁上某点P的拉力,它与桥面(水平面)的夹角为α,那么:(1)钢索为什么能减轻过往车辆造成的梁体的形变?(2)在斜拉桥的设计中,为什么要建高大的桥塔?从力的分解的角度如何解释?
乙　某一根钢索拉力的分解
提示:钢索拉力F可以分解为竖直向上的分力F1和水平(桥面)方向的分力F2。当有车辆经过P点时,车身的压力会使得梁体产生弯曲形变。此时, F1可以抵消或减轻车辆对梁体的影响。从题图乙可以看出,α角是决定拉力对桥梁作用的重要因素。如果α角过小,即钢索过于倾斜,钢索拉力沿桥面方向的分力F2也会增大,使主梁承受的纵向压力增大,这不利于梁体的稳定。因此,设计上要使桥塔具有足够的高度,使α角不至于太小,以提高桥梁的结构品质。
三、力的正交分解1.力的正交分解:将一个力沿着相互垂直的两个方向分解是应用最多的分解方法,这种方法通常称为力的正交分解。2.将斜面上的物体的重力沿斜面方向和垂直斜面方向分解,那么,重力垂直斜面的分量是不是就是斜面受到的压力?提示:不是,两个力大小相等,但不是同一个力。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)把已知力F分解为两个分力F1与F2,此时物体受到F、F1、F2三个力的作用。(　　)(2)由于矢量的方向用正负表示,故具有正负值的物理量一定是矢量。(　　)(3)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同。(　　)(4)把一个力分解为两个分力时,两个分力中,一个分力变大时,另一个分力一定减小。(　　)(5)不论如何分解,两个分力不能同时小于这个力大小的一半。(　　)
2.如图所示,荡秋千的小学生处于最高位置时,可将他所受的重力在沿绳方向和垂直绳方向进行分解,试分析按这两个方向分解重力的物理意义。
提示:这样分解的原因是力G1能使绳子拉紧,重力垂直绳子方向的分力G2使学生与秋千沿垂直于绳子的方向向下做加速运动。
如图所示,已知合力F及其中一个分力F1的方向,F1与F夹角为θ,则另一分力F2的大小满足什么条件才能将F分解?
提示:如图所示,从F的末端作分力F1的垂线,则此垂线段的长度即分力F2的最小值,由几何关系得F2min=Fsinθ,也就是说,另一分力F2大小大于或等于Fsinθ时才能将力F分解。
力分解时有解或无解,关键看代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段能否构成平行四边形,若能,则有解;若不能,则无解。具体情况有以下几种:
在力的合成和分解中,分力与合力遵循平行四边形定则。如图所示,如果平行地移动F1,使它的始端与F2的末端相接,则从F2的始端指向F1的末端的线段就是合力F,即F1、F2和F构成矢量三角形,该关系称为力的三角形定则。在所有的矢量中,分量和合矢量均遵循平行四边形定则(或三角形定则)。
解析:因Fsin30°