高考物理復習第二章相互作用第2講力的合成與分解市賽課公開課一等獎省課獲獎課件

第二章相互作用第2講力合成與分解第1頁過好雙基關第2頁一、力合成1.協(xié)力與分力(1)定義：假如幾個力共同作用產(chǎn)生效果與一個力作用效果相同，這一個力就叫做那幾個力

，那幾個力叫做這一個力

.(2)關系：協(xié)力與分力是

關系.2.共點力作用在物體同一點，或作用線

交于一點幾個力.如圖1均為共點力.圖1延長線協(xié)力分力等效替換第3頁3.力合成(1)定義：求幾個力

過程.(2)運算法則①平行四邊形定則：求兩個互成角度分力協(xié)力，能夠用表示這兩個力線段為

作平行四邊形，這兩個鄰邊之間

就表示協(xié)力大小和方向.如圖2甲所表示，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為協(xié)力.②三角形定則：把兩個矢量首尾順次連接起來，第一個矢量首到第二個矢量尾

為合矢量.如圖乙，F(xiàn)1、F2為分力，F(xiàn)為協(xié)力.圖2協(xié)力鄰邊對角線有向線段第4頁答案自測1

(多項選擇)關于幾個力及其協(xié)力，以下說法正確是A.協(xié)力作用效果跟原來幾個力共同作用產(chǎn)生效果相同B.協(xié)力與原來那幾個力同時作用在物體上C.協(xié)力作用能夠替換原來那幾個力作用D.求幾個力協(xié)力遵照平行四邊形定則√√√第5頁答案自測2教材P64第4題改編(多項選擇)兩個力F1和F2間夾角為θ，兩力協(xié)力為F.以下說法正確是A.若F1和F2大小不變，θ角越小，協(xié)力F就越大B.協(xié)力F總比分力F1和F2中任何一個力都大C.假如夾角θ不變，F(xiàn)1大小不變，只要F2增大，協(xié)力F就必定增大D.協(xié)力F作用效果與兩個分力F1和F2共同產(chǎn)生作用效果是相同√√第6頁二、力分解1.定義：求一個力

過程.力分解是

逆運算.2.遵照標準(1)

定則.(2)三角形定則.3.分解方法(1)效果分解法.如圖3所表示，物體重力G兩個作用效果，一是使物體沿斜面下滑，二是使物體壓緊斜面，這兩個分力與協(xié)力間遵照平行四邊形定則，其大小分別為G1＝Gsinθ，G2＝Gcosθ.(2)正交分解法.分力力合成平行四邊形圖3第7頁自測3已知兩個共點力協(xié)力為50N，分力F1方向與協(xié)力F方向成30°角，分力F2大小為30N.則A.F1大小是唯一 B.F2方向是唯一C.F2有兩個可能方向 D.F2可取任意方向√解析由F1、F2和F矢量三角形圖能夠看出：因F2＝30N＞F20＝Fsin30°＝25N且F2＜F，所以F1大小有兩個，即F1′和F1″，F(xiàn)2方向有兩個，即F2′方向和F2″方向，故選項A、B、D錯誤，選項C正確.第8頁三、矢量和標量1.矢量：現(xiàn)有大小又有

物理量，疊加時遵照

定則，如速度、力等.2.標量：只有大小沒有

物理量，求和時按

法則相加，如旅程、速率等.方向平行四邊形方向代數(shù)第9頁答案自測4以下各組物理量中全部是矢量是A.位移、速度、加速度、力B.位移、時間、速度、旅程C.力、位移、速率、加速度D.速度、加速度、力、旅程√第10頁研透命題點第11頁1.兩個共點力合成|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，即兩個力大小不變時，其協(xié)力隨夾角增大而減小，當兩力反向時，協(xié)力最?。划攦闪ν驎r，協(xié)力最大.2.三個共點力合成(1)最大值：三個力共線且同向時，其協(xié)力最大，為F1＋F2＋F3.(2)最小值：任取兩個力，求出其協(xié)力范圍，假如第三個力在這個范圍之內，則三個力協(xié)力最小值為零，假如第三個力不在這個范圍內，則協(xié)力最小值為最大一個力減去另外兩個較小力大小之和.第12頁3.幾個特殊情況共點力合成類型作圖協(xié)力計算相互垂直兩力等大，夾角為θ兩力等大，夾角為120°協(xié)力與分力等大F′與F夾角為60°第13頁4.力合成方法(1)作圖法(2)計算法若兩個力F1、F2夾角為θ，如圖4所表示，協(xié)力大小可由余弦定理得到：圖4第14頁例1

(多項選擇)兩個共點力F1、F2大小不一樣，它們協(xié)力大小為F，則A.F1、F2同時增大一倍，F(xiàn)也增大一倍B.F1、F2同時增加10N，F(xiàn)也增加10NC.F1增加10N，F(xiàn)2降低10N，F(xiàn)一定不變D.若F1、F2中一個增大，F(xiàn)不一定增大√√對于B、C兩種情況，力改變不是按百分比增加或降低，不能判斷協(xié)力改變情況，B、C錯誤；若F1與F2共線反向，F(xiàn)1＞F2，則F＝F1－F2，F(xiàn)1增大時，F(xiàn)增大，F(xiàn)2增大且小于F1時，F(xiàn)減小，所以D正確.第15頁例2

(多項選擇)一物體靜止于水平桌面上，二者之間最大靜摩擦力為5N，現(xiàn)將水平面內三個力同時作用于物體同一點，三個力大小分別為2N、2N、3N.以下關于物體受力情況和運動情況判斷正確是A.物體所受靜摩擦力可能為2NB.物體所受靜摩擦力可能為4NC.物體可能仍保持靜止D.物體一定被拉動√√解析兩個2N力協(xié)力范圍為0～4N，然后與3N力合成，則三個力協(xié)力范圍為0～7N，因為最大靜摩擦力為5N，所以可判定A、B、C正確，D錯誤.答案解析√第16頁√答案√第17頁變式2水平橫梁一端插在墻壁內，另一端裝光滑小滑輪且一輕繩一端C固定于墻壁上，另一端跨過滑輪后懸掛一質量m＝10kg重物，∠CBA＝30°.如圖5所表示，則滑輪受到繩子作用力為(g取10m/s2)答案圖5√第18頁1.效果分解法按力作用效果分解(思緒圖)思想方法能力考點師生共研第19頁2.正交分解法(1)定義：將已知力按相互垂直兩個方向進行分解方法.(2)建立坐標軸標準：普通選共點力作用點為原點，在靜力學中，以少分解力和輕易分解力為標準(使盡可能多力分布在坐標軸上)；在動力學中，往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標軸建立坐標系.(3)方法：物體受到多個力F1、F2、F3、…作用，求協(xié)力F時，可把各力向相互垂直x軸、y軸分解.x軸上協(xié)力Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋…y軸上協(xié)力Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋…第20頁√圖6第21頁解析解法一(力效果分解法)：第22頁解法二(正交分解法)：第23頁變式3

(·山東煙臺模擬)減速帶是交叉路口常見一個交通設施，車輛駛過減速帶時要減速，以保障行人安全.當汽車前輪剛爬上減速帶時，減速帶對車輪彈力為F，下列圖中彈力F畫法正確且分解合理是√第24頁解析減速帶對車輪彈力方向垂直車輪和減速帶接觸面，指向受力物體，故A、C錯誤；按照力作用效果分解，將F分解為水平方向和豎直方向，水平方向分力產(chǎn)生效果減慢汽車速度，豎直方向分力產(chǎn)生向上運動作用效果，故B正確，D錯誤.第25頁變式4

(多項選擇)(·全國卷Ⅰ·19)如圖7，一光滑輕滑輪用細繩OO′懸掛于O點；另一細繩跨過滑輪，其一端懸掛物塊a，另一端系一位于水平粗糙桌面上物塊b.外力F向右上方拉b，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài).若F方向不變，大小在一定范圍內改變，物塊b仍一直保持靜止，則A.繩OO′張力也在一定范圍內改變B.物塊b所受到支持力也在一定范圍內改變C.連接a和b繩張力也在一定范圍內改變D.物塊b與桌面間摩擦力也在一定范圍內改變√√圖7第26頁解析因為物塊a、b均保持靜止，各繩角度保持不變，對a受力分析得，繩拉力FT′＝mag，所以物塊a受到繩拉力保持不變.由滑輪性質，滑輪兩側繩拉力相等，所以b受到繩拉力大小、方向均保持不變，C選項錯誤；a、b受到繩拉力大小、方向均不變，所以OO′張力不變，A選項錯誤；對b進行受力分析，如圖所表示.由平衡條件得：FTcosβ＋Ff＝Fcosα，F(xiàn)sinα＋FN＋FTsinβ＝mbg.其中FT和mbg一直不變，當F大小在一定范圍內改變時，支持力在一定范圍內改變，B選項正確；摩擦力也在一定范圍內發(fā)生改變，D選項正確.第27頁應用1斧頭劈木柴問題例4刀、斧、鑿等切削工具刃部叫做劈，如圖8是斧頭劈木柴示意圖.劈縱截面是一個等腰三角形，使用劈時候，垂直劈背加一個力F，這個力產(chǎn)生兩個作用效果，使劈兩個側面推壓木柴，把木柴劈開.設劈背寬度為d，劈側面長為l，不計斧頭本身重力，則劈側面推壓木柴力約為圖8√第28頁第29頁應用2拖把拖地問題例5拖把是由拖桿和拖把頭組成擦地工具(如圖9).設拖把頭質量為m，拖桿質量可忽略.拖把頭與地板之間動摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g.某同學用該拖把在水平地板上拖地時，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向夾角為θ.(1)若拖把頭在地板上勻速移動，求推拖把力大小.圖9第30頁解析設該同學沿拖桿方向用大小為F力推拖把.將推拖把力沿豎直和水平方向分解，依據(jù)平衡條件有Fcosθ＋mg＝FN ①Fsinθ＝Ff ②式中FN和Ff分別為地板對拖把正壓力和摩擦力.所以Ff＝μFN ③第31頁(2)設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動水平推力與此時地板對拖把正壓力比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不論沿拖桿方向推力有多大，都不可能使拖把從靜止開始運動.求這一臨界角正切tanθ0.答案λ解析若不論沿拖桿方向用多大力都不能使拖把從靜止開始運動，應有Fsinθ≤λFN ⑤使⑦式成立θ角滿足θ≤θ0，這里θ0是題中所定義臨界角，即當θ≤θ0時，不論沿拖桿方向用多大力都推不動拖把.故臨界角正切為tanθ0＝λ.答案解析第32頁變式5

(多項選擇)生活中拉鏈在很多衣服上得到應用，圖10是衣服上拉鏈一部分，當我們把拉鏈拉開時候，拉頭與拉鏈接觸處呈三角形，使極難直接分開拉鏈很輕易地拉開，關于其中物理原理，以下說法正確是A.拉開拉鏈時候，三角形物體增大了拉拉鏈拉力B.拉開拉鏈時候，三角形物體將拉力分解為兩個較大分力C.拉開拉鏈時候，三角形物體將拉力分解為方向不一樣兩個分力D.以上說法都不正確√答案解析圖10√第33頁解析拉頭與拉鏈接觸處呈三角形，拉力分解為兩個分力，如圖所表示，分力大小大于拉力，且兩分力方向不相同，所以選項B、C正確，A、D錯誤.第34頁變式6

(·福建莆田質檢)如圖11所表示，質量為m物塊靜止于斜面上，物塊與斜面間動摩擦因數(shù)為μ，逐步增大斜面傾角θ，直到θ等于某特定值φ時，物塊到達“欲動未動”臨界狀態(tài)，此時摩擦力為最大靜摩擦力，設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求θ角滿足什么條件時物塊總與斜面保持相對靜止.答案tanθ≤μ解析物塊m受力平衡，則有FN－Gcosφ＝0，F(xiàn)fm－Gsinφ＝0.又Ffm＝μFN，解得μ＝tanφ.顯然，當θ≤φ即tanθ≤μ時，物塊一直保持靜止.圖11答案解析第35頁課時作業(yè)第36頁1.三個共點力大小分別是F1、F2、F3，關于它們協(xié)力F大小，以下說法中正確是A.F大小取值范圍一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B.F最少比F1、F2、F3中某一個大C.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要適當調整它們之間夾角，一定能使合

力為零D.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要適當調整它們之間夾角，一定能使合

力為零√12345678910111213答案第37頁2.(多項選擇)一件行李重為G，被繩OA和OB吊在空中，OA繩和OB繩拉力分別為F1、F2，如圖1所表示，則A.F1、F2協(xié)力是GB.F1、F2協(xié)力是FC.行李對繩OA拉力方向與F1方向相反、大小相等D.行李受到重力G、OA繩拉力F1、OB繩拉力F2，

還有F共四個力作用√答案12345678910111213√圖1第38頁123456789101112133.(·河南新鄉(xiāng)質檢)如圖2所表示，一根不可伸長輕繩穿過輕滑輪，兩端系在高度相等A、B兩點，滑輪下掛一物體，不計繩和滑輪之間摩擦.現(xiàn)讓B遲緩向右移動，則以下說法正確是A.伴隨B向右遲緩移動，繩子張力減小B.伴隨B向右遲緩移動，繩子張力不變C.伴隨B向右遲緩移動，滑輪受繩AB協(xié)力變小D.伴隨B向右遲緩移動，滑輪受繩AB協(xié)力不變√圖2第39頁4.如圖3所表示，質量為m重物懸掛在輕質支架上，斜梁OB與豎直方向夾角為θ.設水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點彈力分別為F1和F2，以下結果正確是12345678910111213圖3√第40頁5.如圖4所表示是轎車慣用千斤頂，當搖動把手時，螺紋軸就能迫使千斤頂兩臂靠攏，從而將汽車頂起.當車輪剛被頂起時，汽車對千斤頂壓力為1.0×105N，此時千斤頂兩臂間夾角為120°.以下判斷正確是12345678910111213A.此時千斤頂每臂受到壓力大小均為5.0×104NB.此時千斤頂對汽車支持力為1.0×104NC.若繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂每臂受到壓力將增大D.若繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂每臂受到壓力將減小圖4√第41頁12345678910111213解析汽車對千斤頂壓力大小為1.0×105N，依據(jù)牛頓第三定律，千斤頂對汽車支持力也為1.0×105N，B項錯誤；兩臂夾角為120°，由力合成可知千斤頂每臂受到壓力為1.0×105N，A項錯誤；繼續(xù)搖動把手，將汽車頂起，千斤頂兩臂夾角減小，每臂受到壓力減小，C項錯誤，D項正確.第42頁6.如圖5所表示，一質量為m沙袋用不可伸長輕繩懸掛在支架上，一練功隊員用垂直于繩力將沙袋遲緩拉起使繩與豎直方向夾角為θ＝30°，且繩繃緊，則練功隊員對沙袋施加作用力大小為圖5√解析建立如圖所表示直角坐標系，對沙袋進行受力分析.由平衡條件有：Fcos30°－FTsin30°＝0，F(xiàn)Tcos30°＋Fsin30°－mg＝0，聯(lián)立可解得：F＝

，故選A.12345678910111213第43頁7.兩個共點力F1與F2協(xié)力大小為6N，則F1與F2大小可能是A.F1＝2N，F(xiàn)2＝9N B.F1＝4N，F(xiàn)2＝8NC.F1＝1N，F(xiàn)2＝8N D.F1＝2N，F(xiàn)2＝1N√答案12345678910111213第44頁8.如圖6所表示，質量為m物體放在水平桌面上，在與水平方向成θ角拉力F作用下加速往前運動，已知物體與桌面間動摩擦因數(shù)為μ，則以下判斷正確是A.物體受到摩擦力為FcosθB.物體受到摩擦力為μmgC.物體對地面壓力為mgD.物體受到地面支持力為mg－Fsinθ√12345678910111213答案圖6第45頁9.如圖7所表示，用滑輪將質量為m1、m2兩物體懸掛起來，忽略滑輪和繩重力及一切摩擦，使得0°<θ<180°，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，關于m1、m2大小關系不可能是A.m1必大于m2 B.m1必大于C.m1可能等于m2 D.m1可能大于m2√答案12345678910111213圖7第46頁10.如圖8所表示，一個重為G吊椅用輕繩AO、BO固定，繩AO、BO相互垂直，α>β，且兩繩中拉力分別為FA、FB，物體受到重力為G，則A.FA一定大于GB.FA一定大于FBC.FA一定小于FBD.FA與FB大小之和一定等于G√123456789101112