優(yōu)化探究高考物理一輪復(fù)習(xí) 2.2力的合成與分解課件.ppt

想一想 如圖所示為兩個(gè)共點(diǎn)力f1 8n f2 6n 其夾角為 要求兩個(gè)力的合力 應(yīng)使用什么法則 若 角是可以改變的 則這兩個(gè)力的最大值和最小值各多大 隨 角的增大 兩個(gè)力的合力大小如何變化 第2單元力的合成與分解 基礎(chǔ)探究 力的合成 提示 求兩個(gè)力的合力 應(yīng)使用平行四邊形定則 其合力的最大值為14n 最小值為2n 隨著 角的增大 兩個(gè)力的合力大小逐漸減小 填一填 1 合力與分力 如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與某一個(gè)力單獨(dú)作用時(shí)的效果相同 則這一個(gè)力為那幾個(gè)力的 那幾個(gè)力為這一個(gè)力的 2 共點(diǎn)力 作用在物體的同一點(diǎn) 或者作用線相交于一點(diǎn)的幾個(gè)力 3 力的合成 求幾個(gè)力的的過程 4 平行四邊形定則 兩個(gè)力合成時(shí) 以表示這兩個(gè)力的線段為作平行四邊形 這兩個(gè)鄰邊之間的就表示合力的大小和方向 分力 合力 合力 對角線 鄰邊 想一想 如圖所示 質(zhì)量為m的物體 靜止在傾角為 的斜面上 則物體的重力mg產(chǎn)生了哪兩個(gè)作用效果 這兩個(gè)分力與合力間遵循什么法則 請確定兩個(gè)分力的大小 提示 物體的重力mg的兩個(gè)作用效果 使物體沿斜面下滑 使物體壓緊斜面 這兩個(gè)分力與合力間遵循平行四邊形定則 其大小分別為mgsin mgcos 力的分解 填一填 1 力的分解 求一個(gè)力的的過程 力的分解與力的合成互為 2 矢量運(yùn)算法則 1 平行四邊形定則 2 三角形定則 把兩個(gè)矢量的首尾順次連結(jié)起來 第一個(gè)矢量的首到第二個(gè)矢量的尾的為合矢量 溫馨提示 1 合力不一定大于分力 2 合力與它的分力是力的效果上的一種等效替代關(guān)系 而不是力的本質(zhì)上的替代 分力 逆運(yùn)算 有向線段 基礎(chǔ)自測1 如圖所示 有2n個(gè)大小都為f的共點(diǎn)力 沿著頂角為120 的圓錐體的母線方向 相鄰兩個(gè)力的夾角都是相等的 則這2n個(gè)力的合力大小為 a 2nfb nfc 2 n 1 fd 2 n 1 f解析 根據(jù)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成公式 當(dāng)兩個(gè)大小相等的力 f1 f2 f 互成120 時(shí) 這兩個(gè)力的合力大小等于f 本題中共有2n個(gè)力 且均勻分布在圓錐面上 故可將這2n個(gè)力看成n對力 每一對力都大小相等 夾角為120 則每一對力的合力大小都等于f 所以這2n個(gè)力的合力大小為nf b正確 答案 b 2 如圖所示 質(zhì)量為m的滑塊a受到與水平方向成 角斜向上方的拉力f作用 向右做勻速直線運(yùn)動(dòng) 則滑塊受到的拉力與摩擦力的合力的大小和方向是 a fcos b mg fsin c 豎直向上d 向上偏右解析 將力f沿水平方向和豎直方向分解 水平分力為fcos 豎直分力為fsin 因滑塊勻速直線運(yùn)動(dòng) 所以fcos 與滑塊所受的摩擦力等大反向 因此 滑塊所受的拉力與摩擦力的合力的大小為fsin 方向豎直向上 c正確 a b d錯(cuò)誤 答案 c 4 已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為50n 分力f1的方向與合力f的方向成30 角 分力f2的大小為30n 則 a f1的大小是唯一的b f2的方向是唯一的c f2有兩個(gè)可能的方向d f2可取任意方向解析 由f1 f2和f的矢量三角形圖可以看出 當(dāng)f2 f20 25n時(shí) f1的大小才是唯一的 f2的方向才是唯一的 因f2 30n f20 25n 所以f1的大小有兩個(gè) 即f1 和f1 f2的方向有兩個(gè) 即f2 的方向和f2 的方向 故選項(xiàng)a b d錯(cuò)誤 選項(xiàng)c正確 答案 c 互動(dòng)探究 1 共點(diǎn)力合成的方法是什么 怎樣確定合力的大小范圍 2 三個(gè)力的合力的最小值一定是零嗎 怎樣確定三個(gè)力合力的范圍 核心突破 1 共點(diǎn)力合成的方法根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖 然后利用解三角形的方法求合力 舉例如下 共點(diǎn)力合成的方法及合力范圍的確定 2 合力范圍的確定 1 兩個(gè)共點(diǎn)力的合成 f1 f2 f f1 f2 即兩個(gè)力大小不變時(shí) 其合力隨夾角的增大而減小 當(dāng)兩力反向時(shí) 合力最小 為 f1 f2 當(dāng)兩力同向時(shí) 合力最大 為f1 f2 2 三個(gè)共點(diǎn)力的合成 三個(gè)力共線且同向時(shí) 其合力最大 為f1 f2 f3 任取兩個(gè)力 求出其合力的范圍 如果第三個(gè)力在這個(gè)范圍之內(nèi) 則三個(gè)力的合力的最小值為零 如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi) 則合力的最小值為最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)較小的力的和的絕對值 溫馨提示 三個(gè)共點(diǎn)力合成時(shí) 其合力的最小值不一定等于兩個(gè)較小的力的和減去第三個(gè)較大的力 典例1 一物體受到三個(gè)共面共點(diǎn)力f1 f2 f3的作用 三力的矢量關(guān)系如圖所示 小方格邊長相等 則下列說法正確的是 a 三力的合力有最大值為f1 f2 f3 方向不確定b 三力的合力有唯一值3f3 方向與f3同向c 三力的合力有唯一值2f3 方向與f3同向d 由題給條件無法求出合力大小 自主解答 解法一以f1和f2為鄰邊作平行四邊形 對角線必沿f3方向 其大小f12 2f3 再與f3求合力 故f 3f3 與f3同向 所以只有b正確 解法二分解f1 f2 豎直方向抵消 水平方向合成后相當(dāng)2f3 所以合力為3f3 答案 b 1 如圖所示的水平面上 橡皮繩一端固定 另一端連接兩根彈簧 連接點(diǎn)p在f1 f2和f3三力作用下保持靜止 下列判斷正確的是 a f1 f2 f3b f3 f1 f2c f2 f3 f1d f3 f2 f1答案 b 互動(dòng)探究 1 力的分解方法有哪兩種 2 兩種分解方法的步驟如何 3 力的正交分解時(shí)建系原則是什么 核心突破 力的分解的兩種方法 典例2 2012年高考新課標(biāo)全國卷 拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具 如圖 設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m 拖桿質(zhì)量可忽略 拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù) 重力加速度為g 某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時(shí) 沿拖桿方向推拖把 拖桿與豎直方向的夾角為 1 若拖把頭在地板上勻速移動(dòng) 求推拖把的力的大小 2 設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運(yùn)動(dòng)的水平推力與此時(shí)地板對拖把的正壓力的比值為 已知存在一臨界角 0 若 0 則不管沿拖桿方向的推力多大 都不可能使拖把從靜止開始運(yùn)動(dòng) 求這一臨界角的正切tan 0 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 拖把頭勻速運(yùn)動(dòng) 受力平衡 2 對拖把頭受力分析 建立直角坐標(biāo)系 拖把頭所受各力在各個(gè)方向上合力均為零 自主解答 1 設(shè)該同學(xué)沿拖桿方向用大小為f的力推拖把 將推拖把的力沿豎直和水平方向分解 按平衡條件有fcos mg fn fsin ff 式中fn和ff分別為地板對拖把的正壓力和摩擦力 二者的關(guān)系為 ff fn 2 2014年寶雞模擬 如圖所示 30 裝置的重力和摩擦力均不計(jì) 若用f 100n的水平推力使滑塊b保持靜止 則工件上受到的向上的彈力多大 用圖解法巧解力的合成與分解問題 方法概述 在分析力的合成與分解問題的動(dòng)態(tài)變化時(shí) 用公式法討論有時(shí)很繁瑣 而用作圖法解決就比較直觀 簡單 但學(xué)生往往沒有領(lǐng)會(huì)作圖法的實(shí)質(zhì)和技巧 或平時(shí)對作圖法不夠重視 導(dǎo)致解題時(shí)存在諸多問題 用圖解法來探究力的合成與分解問題的動(dòng)態(tài)變化有時(shí)可起到事半功倍的效果 問題類型 1 兩個(gè)分力的夾角不變 當(dāng)其中一個(gè)力的大小和方向不變 另一個(gè)力增大時(shí) 判斷合力f合的變化情況 2 把一個(gè)力分解為兩個(gè)分力時(shí) 一個(gè)分力的大小不變 方向可變 而另一個(gè)分力的大小和方向都可變 3 把一個(gè)力分解為兩個(gè)分力時(shí) 一個(gè)分力的方向不變 大小可變 而另一個(gè)分力的大小和方向都可變 解題思路 1 平行四邊形定則是基本方法 但也要根據(jù)實(shí)際情況采用不同的方法 1 若出現(xiàn)直角三角形 常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系 2 若給定條件中有長度條件 常用力組成的三角形 矢量三角形 與長度組成的三角形 幾何三角形 的相似比求解 2 用力的矢量三角形分析力的最小值問題的規(guī)律 1 若已知f合的方向 大小及一個(gè)分力f1的方向 則另一分力f2的最小值的條件為f1 f2 2 若已知f合的方向及一個(gè)分力f1的大小 方向 則另一分力f2的最小值的條件為f2 f合 典例 2014年淮南模擬 如圖所示 物體在沿粗糙斜面向上的拉力f作用下處于靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)f逐漸增大到物體即將相對于斜面向上運(yùn)動(dòng)的過程中 斜面對物體的作用力可能 逐漸增大 逐漸減小 先增大后減小 先減小后增大a b c d 規(guī)范解答 因?yàn)槌跏紶顟B(tài)拉力f的大小未知 所以斜面對物體的摩擦力大小和方向未知 故在f逐漸增大的過程中