教科版高中物理必修第一冊(cè)第三章相互作用5力的分解課件

1.定義:求一個(gè)已知力的分力的過(guò)程。2.分解法則:平行四邊形定則。

3.力的分解的依據(jù)(1)理論上,一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)組大小、方向不同的力。(2)實(shí)際問(wèn)題中要具體問(wèn)題具體分析,以方便解決問(wèn)題為原則。5力的分解知識(shí)點(diǎn)1力的分解必備知識(shí)清單破1.實(shí)際力的分解的方法:通常根據(jù)力的作用效果進(jìn)行分解。2.分力大小與夾角的關(guān)系:當(dāng)合力一定時(shí),分力的大小和方向?qū)㈦S著分力間夾角的改變而改

變。兩個(gè)分力間的夾角越大,分力就越大。知識(shí)點(diǎn)2力的分解的應(yīng)用1.定義:把一個(gè)力分解為兩個(gè)互相垂直的分力的方法,如圖所示。

2.公式:Fx=Fcosθ,Fy=Fsinθ。知識(shí)點(diǎn)3力的正交分解知識(shí)辨析1.一個(gè)力只能分解為一組分力嗎?不是。如果不加限制,一個(gè)力可以分解為無(wú)數(shù)組分力。2.某個(gè)分力的大小不可能大于合力,這種說(shuō)法正確嗎?不正確。力的分解滿足平行四邊形定則,分力可能大于合力。3.力的正交分解一定是把一個(gè)力分解為水平和豎直兩個(gè)方向互相垂直的分力嗎?不是。力的正交分解是把一個(gè)力沿相互垂直的兩個(gè)方向分解,不一定是水平方向和豎直方向。提示提示提示4.為了行車方便和安全,高大的橋上往往有很長(zhǎng)的引橋,在引橋上,汽車的重力有什么作用效

果?從力的分解的角度分析,引橋很長(zhǎng)有什么好處?汽車重力有兩個(gè)作用效果,分別是沿垂直橋面方向使汽車向下壓橋面和沿橋面方向使汽車

向下滑動(dòng)。高大的橋建造很長(zhǎng)的引橋可以減小橋面的坡度,即減小汽車重力沿橋面向下的分

力,使行車更安全。提示在力的平行四邊形中,合力為平行四邊形的對(duì)角線,合力一定時(shí),對(duì)角線的大小、方向就

確定。1.若已知合力和兩個(gè)分力的方向,力的平行四邊形是唯一的,有唯一解。

2.已知合力和一個(gè)分力的大小和方向時(shí),力的平行四邊形也是唯一的,有唯一解。關(guān)鍵能力定點(diǎn)破定點(diǎn)1有限制條件的力的分解

3.已知合力F以及一個(gè)分力F1的方向和另一個(gè)分力F2的大小,求F1的大小和F2的方向時(shí),可以

合力F的箭頭端為圓心、以表示分力F2大小的線段為半徑作圓,用有向線段表示分力F1、F

2。分析如下:(1)若F與F1的夾角為θ(θ<90°),有下面幾種可能:①當(dāng)F2<Fsinθ時(shí),無(wú)解,如圖甲所示;②F2=Fsinθ時(shí),有唯一解,如圖乙所示;③Fsinθ<F2<F時(shí),有兩個(gè)解,如圖丙所示;④F2≥F時(shí),有唯一解,如圖丁所示。

甲

乙

丙

丁(2)若F與F1的夾角為θ(θ≥90°),有下面兩種可能:若F2≤F,則無(wú)解,如圖戊所示;若F2>F,則有唯

一解,如圖己所示。

戊

己對(duì)一個(gè)實(shí)際力進(jìn)行分解,關(guān)鍵是根據(jù)力的作用效果確定分力的方向,然后畫出力的平行四邊

形,這樣問(wèn)題就轉(zhuǎn)化為了一個(gè)根據(jù)邊角關(guān)系進(jìn)行求解的幾何問(wèn)題。常見(jiàn)典型力的分解分為面

模型、繩模型和桿模型。面模型中,兩個(gè)分力一定垂直于接觸面或沿接觸面;繩模型中,力對(duì)

繩的作用效果一定沿著繩,并指向繩伸長(zhǎng)的方向;桿模型中,力對(duì)輕桿的作用效果不一定沿桿

方向,需要根據(jù)力的平衡及已知條件求解。常見(jiàn)典型力的分解如下:定點(diǎn)2按力的作用效果分解力

分析

斜面上靜止的物體的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一

是使物體具有沿斜面下滑的趨勢(shì),相當(dāng)于分

力F1的作用;二是使物體壓緊斜面,相當(dāng)于分

力F2的作用。F1=mgsinα,F2=mgcosα(α為斜

面傾角)

用斧頭劈柴時(shí),力F產(chǎn)生的作用效果為垂直于

兩個(gè)側(cè)面向外擠壓接觸面,相當(dāng)于分力F1、F

2的作用,且F1=F2=

F

質(zhì)量為m的光滑小球被豎直擋板擋住而靜止

于斜面上時(shí),其重力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是使球

壓緊擋板,相當(dāng)于分力F1的作用;二是使球壓

緊斜面,相當(dāng)于分力F2的作用。F1=mgtanα,F

2=

(α為斜面傾角)

A、B、O三點(diǎn)位于同一豎直平面內(nèi),AB沿水

平方向,質(zhì)量為m的物體被AO、BO兩輕繩拉

住,物體的重力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是使物體拉

AO繩,相當(dāng)于分力F1的作用;二是使物體拉

BO繩,相當(dāng)于分力F2的作用。F1=F2=

質(zhì)量為m的光滑小球被輕質(zhì)懸線掛在豎直墻

壁上,其重力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是使球垂直壓

緊墻面,相當(dāng)于分力F1的作用;二是使球拉線,

相當(dāng)于分力F2的作用。F1=mgtanα,F2=

質(zhì)量為m的物體通過(guò)輕繩被OA、OB兩線拉

住,OB水平,連接物體的繩的拉力產(chǎn)生兩個(gè)效

果:一是拉緊OA線,相當(dāng)于分力F1的作用;二

是拉緊OB線,相當(dāng)于分力F2的作用。F1=

,F2=mgtanθ

質(zhì)量為m的物體通過(guò)輕繩被支架懸掛而靜止

(OA為可繞A轉(zhuǎn)動(dòng)的桿,OB可繩可桿,且OB能

繞B轉(zhuǎn)動(dòng)),連接物體的繩的拉力產(chǎn)生兩個(gè)效

果:一是壓桿OA,相當(dāng)于分力F1的作用;二是

拉OB,相當(dāng)于分力F2的作用。F1=

,F2=

AB為可繞A轉(zhuǎn)動(dòng)的桿,BC為可繞C轉(zhuǎn)動(dòng)的桿,

質(zhì)量為m的物體通過(guò)輕繩被支架懸掛而靜

止,連接物體的繩的拉力產(chǎn)生兩個(gè)效果:一是

拉AB,相當(dāng)于分力F1的作用;二是壓BC,相當(dāng)

于分力F2的作用。F1=mgtanα,F2=

1.概念:把力沿著兩個(gè)選定的相互垂直的方向分解的方法叫力的正交分解法。正交分解法不一定按力的實(shí)際效果來(lái)分解,而是根據(jù)需要為了簡(jiǎn)化問(wèn)題在兩個(gè)相互垂直

的方向上分解,它是處理力的合成和分解的一種簡(jiǎn)便方法。2.坐標(biāo)軸的選取原則:理論上坐標(biāo)軸的選取是任意的,但為使問(wèn)題簡(jiǎn)化,實(shí)際中建立坐標(biāo)系時(shí)

應(yīng)使盡量多的力落在坐標(biāo)軸上。3.一般步驟(1)建立坐標(biāo)系:選取合適的方向建立直角坐標(biāo)系。(2)正交分解各力:將每一個(gè)不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上,并求出各分力的大小,如圖定點(diǎn)3力的正交分解法所示。

(3)分別求出x軸和y軸方向上所受的合力,合力等于在該方向上所有力的代數(shù)和(沿坐標(biāo)軸正

方向的力取為正,反之取為負(fù)),即:Fx=

+

+…;Fy=

+

+…。(4)求合力:合力大小F=

,設(shè)合力的方向與x軸的夾角為φ,則tanφ=

。4.應(yīng)用:一般用于分析物體受三個(gè)以上力的情形。典例

在同一平面內(nèi)共點(diǎn)的四個(gè)力【1】F1、F2、F3、F4的大小依次為19N、40N、30N、15N,方向如圖所示【2】,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,求它們的合力。信息提取

【1】求三個(gè)以上力的合力可以考慮正交分解法?！?】從圖中可以看出F1與F4互相垂直,可以沿F1與F4所在的直線建立坐標(biāo)軸。思路點(diǎn)撥

在物體受到多個(gè)力的作用時(shí),運(yùn)用正交分解法解題。首先分析物體的受力,然后建立坐標(biāo)系,建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)使盡量多的力落在坐標(biāo)軸上,不在坐標(biāo)軸上的力分別沿x

軸方向和y軸方向分解,然后根據(jù)同一直線上力的合成規(guī)律【3】分別求出x軸和y軸方向上的合

力,再根據(jù)平行四邊形定則【4】確定所求合力。解析

如圖甲所示建立直角坐標(biāo)系,把各個(gè)力分解到兩個(gè)坐標(biāo)軸上(由【1】【2】得到),求出

x軸和y軸上的合力Fx和

x軸方向的合力為Fx=F1+F2cos37°-F3cos37°=27Ny軸方向的合力為Fy=F2sin37