2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 力的合成與分解課件

這是一份2022-2023年高考物理一輪復(fù)習(xí) 力的合成與分解課件，共46頁。PPT課件主要包含了平行四邊形定則，對(duì)角線，考點(diǎn)2，力的分解，分解的方法，平行四邊形，三角形，作用效果，A30°，B60°等內(nèi)容，歡迎下載使用。
(1)平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力 F1、F2 的合力,可以用表示 F1、F2 的有向線段為邊作平行四邊形,平行四邊形的____________(在兩個(gè)有向線段 F1、F2 之間)就表示合力的_________和_________,如圖 2-2-1 甲所示.圖 2-2-1
(2)三角形定則：求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力 F1、F2 的合力,可以把表示 F1、F2 的線段________順次相接地畫出,把 F1、F2的另外兩端連接起來,則此連線就表示______的大小和方向,如圖乙所示.
1.概念：求一個(gè)力的________的過程.2.遵循的原則：______________定則或__________定則.
(1)按力產(chǎn)生的________________進(jìn)行分解.(2)將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解——_______
【基礎(chǔ)自測】1.兩個(gè)共點(diǎn)力的大小均為 10 N,如果要使這兩個(gè)力的合力
大小也是 10 N,那么這兩個(gè)共點(diǎn)力間的夾角應(yīng)為(
解析：對(duì)于兩個(gè)夾角為 120°的等大的共點(diǎn)力而言,其合力大小與分力相等,并且合力與兩分力的夾角均為60°,反之,當(dāng)兩個(gè)分力大小與合力大小相等時(shí),可推知兩分力之間的夾角為120°.答案：D
2.某同學(xué)在單杠上做引體向上,在下列選項(xiàng)中,雙臂用力
解析：人做引體向上時(shí),雙臂的合力大小一定等于人體受到的重力,根據(jù)平行四邊形定則,兩分力夾角越小,雙臂用力就越小,D 項(xiàng)最大,B 項(xiàng)最小.答案：B
3.已知某力的大小為 10 N,則不可能將此力分解為下列哪
A.3 N,3 NC.100 N,100 N
B.6 N,6 ND.400 N,400 N
解析：合力與分力之間滿足平行四邊形定則,合力為 10 N.必須介于兩分力的合力的范圍內(nèi)才有可能,但 A 項(xiàng)中,兩力的合力范圍為 0≤F≤6 N.所以 10 N 的力不可能分解為 3 N、3 N.A 不可能,而 B、C、D 均可能.答案：A
4.如圖 2-2-2 所示用一根細(xì)繩和一根輕直桿組成三角支架,繩的一端繞在手指上,桿的一端頂在掌心,當(dāng) A 處掛上重物時(shí),繩與桿對(duì)手指和手掌均有作用,對(duì)這兩個(gè)作用力的方向判斷完
解析：A 處受到豎直繩豎直向下的拉力 F,該力有兩個(gè)作用效果：沿傾斜的細(xì)繩斜向右下方拉緊細(xì)繩,沿桿向左壓緊桿,因此將拉力 F 沿上述兩個(gè)方向分解,可得力的平行四邊形,如圖 D4 所示,D 正確.
[熱點(diǎn)歸納]幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成：
【典題 1】如圖2-2-3 所示,一個(gè)“Y”形彈弓頂部跨度為 L,兩根相同的橡皮條的自由長度均為 L,在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長度不計(jì))做成裹片.若橡皮條的彈力與形變量的關(guān)系滿足胡克定律,且勁度系數(shù)為 k,發(fā)射彈丸時(shí)每根橡皮條的最大長度為 2L(彈性限度內(nèi)),則發(fā)射過程
中裹片對(duì)彈丸的最大作用力為(
[熱點(diǎn)歸納](1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成
|F1－F2|≤F合≤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
①三個(gè)力共線且同向時(shí),其合力最大,為 F1＋F2＋F3.②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)力的合力最小值為零；如果第三個(gè)力不在這個(gè)范圍內(nèi),則合力最小值等于最大的力減去另外兩個(gè)力.
【典題 2】三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是 F1、F2、F3,關(guān)于它們
的合力 F 的大小,下列說法正確的是(
A.F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一個(gè)大C.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,一定能使合力為零D.若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2,只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角,一定能使合力為零
[熱點(diǎn)歸納]常見的按力產(chǎn)生的效果進(jìn)行分解的情形：
【典題 3】某壓榨機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 2-2-4 所示,其中 B為固定鉸鏈,若在 A 鉸鏈處作用一垂直于墻壁的力 F,則由于力 F 的作用,使滑塊 C 壓緊物體 D,設(shè) C 與 D 光滑接觸,桿的重力及滑塊 C 的重力不計(jì),圖中 a＝0.5 m,b＝0.05 m,則物體 D 所受壓
力的大小與力 F 的比值為(
方法技巧：(1)根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的
(2)再根據(jù)兩個(gè)實(shí)際分力的方向畫出平行四邊形.(3)最后由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識(shí)求出兩分力的大小.
【遷移拓展】如圖2-2-5 所示,質(zhì)量均為 M 的 A、B 兩滑塊放在粗糙水平面上,兩輕桿等長,桿與滑塊、桿與桿間均用光滑鉸鏈連接,在兩桿鉸合處懸掛一質(zhì)量為 m 的重物 C,整個(gè)裝置處于靜止?fàn)顟B(tài),設(shè)桿與水平面間的夾角為θ.下列
A.當(dāng) m 一定時(shí),θ越大,輕桿受力越小B.當(dāng) m 一定時(shí),θ越小,滑塊對(duì)地面的壓力越大C.當(dāng)θ一定時(shí),M 越大,滑塊與地面間的摩擦力越大D.當(dāng)θ一定時(shí),M 越小,可懸掛重物 C 的質(zhì)量 m 越大
即可滿足F1cs θ≤μF1sin θ,此時(shí)A、B都會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài),與M 大小無關(guān),D 錯(cuò)誤.
力的分解中的解的個(gè)數(shù)問題
【典題 4】已知兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為 50 N,分力 F1 的方向
與合力 F 的方向成 30°角,分力 F2 的大小為 30 N,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：如圖 2-2-6 所示.
由F1、F2和F的矢量三角形并結(jié)合幾何關(guān)系可以看出：當(dāng)F2＝F20＝25 N時(shí),F1的大小是唯一的,F2的方向也是唯一的.因F2＝30 N＞F20＝25 N,所以F1的大小有兩個(gè),即F′1和F″1,F2的方向也有兩個(gè),即F′2的方向和F″2的方向,C正確.
[熱點(diǎn)歸納]1.定義：將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法.2.步驟：如圖 2-2-7 所示,建立直角坐標(biāo)系.通常選擇共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),建立 x、y 軸讓盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上.圖 2-2-7
3.把不在坐標(biāo)軸上的各力向坐標(biāo)軸進(jìn)行正交分解.4.沿著坐標(biāo)軸的方向求分力Fx、Fy.
【典題 5】如圖2-2-8所示,一質(zhì)量為 m 的沙袋用不可伸長的輕繩懸掛在支架上,一練功隊(duì)員用垂直于繩的力將沙袋緩慢拉起使繩與豎直方向的夾角為θ＝30°,
且繩繃緊,則練功隊(duì)員對(duì)沙袋施加的作用力大小為(圖 2-2-8
－mg＝0,聯(lián)立可解得 F＝
解析：如圖 D7 所示,建立直角坐標(biāo)系對(duì)沙袋進(jìn)行受力分析.由平衡條件有Fcs 30°－FTsin 30°＝0,FTcs 30°＋Fsin 30°
【典題 6】如圖2-2-9 所示,輕質(zhì)不可伸長的晾衣繩兩端分別固定在豎直桿 M、N 上的 a、b 兩點(diǎn),懸掛衣服的衣架鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài).如果只人
為改變一個(gè)條件,當(dāng)衣架靜止時(shí),下列說法正確的是(A.繩的右端上移到 b′,繩子拉力不變B.將桿 N 向右移一些,繩子拉力變大C.繩的兩端高度差越小,繩子拉力越小D.若換掛質(zhì)量更大的衣服,則衣架懸掛
解析：設(shè)兩桿間距離為 d,繩長為 l,Oa、Ob 段長度分別為la和lb,則l＝la＋lb,兩部分繩子與豎直方向夾角分別為α和β,受力分析如圖2-2-10所示.
繩子中各部分拉力相等,Fa＝Fb＝F,則α＝β.滿足
,d 和 l 均不變,則 sin α為定值,α為定值,cs α為定
值,繩子的拉力保持不變,衣服的位置不變,A 正確,C、D 錯(cuò)誤；將桿 N 向右移一些,d 增大,則 sin α增大,cs α減小,繩子的拉力增大,B 正確.答案：AB
【遷移拓展】如圖 2-2-11 所示,電燈的重力 G＝10 N,AO 繩與頂板間的夾角為 45°,BO
繩水平,AO 繩的拉力為FA,BO繩的拉力為FB,則(圖 2-2-11
解析：O 點(diǎn)為兩段繩的連接點(diǎn),屬于“死結(jié)”,AO 繩的拉力 FA 與 BO 繩的拉力 FB 大小不相等.結(jié)點(diǎn) O 處電燈的重力產(chǎn)生了兩個(gè)效果,一是沿 OA 向下的拉緊 AO 的分力 F1,二是沿 BO 向左的拉緊 BO
繩的分力 F2,畫出平行四邊形如圖 D8 所示.
(1)“死桿”：輕質(zhì)固定桿,它的彈力方向不一定沿桿的方向,作用力的方向需要結(jié)合平衡方程或牛頓定律求得.(2)“活桿”：一端有鉸鏈相連的桿屬于活動(dòng)桿,輕質(zhì)活動(dòng)桿的彈力方向一定沿桿的方向.
【典題 7】如圖 2-2-12 甲所示,輕繩 AD 跨過固定在水平橫梁 BC 右端的定滑輪掛住一個(gè)質(zhì)量為 10 kg 的物體,∠ACB＝30°；圖乙中輕桿 HP 一端用鉸鏈固定在豎直墻上,另一端 P 通過細(xì)繩 EP 拉住,EP 與水平方向也成 30°,輕桿的 P 點(diǎn)用細(xì)繩PQ 拉住一個(gè)質(zhì)量也為 10 kg 的物體.g 取 10 N/kg,求輕繩 AC 段的拉力大小 FAC 與細(xì)繩 EP 段的拉力大小 FEP 之比.
解：題圖甲和乙中的兩個(gè)物體都處于平衡狀態(tài),根據(jù)平衡條件可判斷,與物體相連的細(xì)繩拉力大小等于物體的重力.分別取 C 點(diǎn)和 P 點(diǎn)為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析如圖 2-2-13(a)和(b)所示.
對(duì)稱法解決非共面力問題
在力的合成與分解的實(shí)際問題中,經(jīng)常遇到物體受多個(gè)非共面力作用處于平衡狀態(tài)的情況,而在這類平衡問題中,又常有圖形結(jié)構(gòu)對(duì)稱的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性往往對(duì)應(yīng)著物體受力的對(duì)稱性.
解決這類問題的方法是根據(jù)物體受力的對(duì)稱性,結(jié)合力的
合成與分解知識(shí)及平衡條件列出方程,求解結(jié)果.
【典題 8】如圖2-2-14 是懸繩對(duì)稱且長度可調(diào)的自制降落傘.用該傘掛上重為 G 的物體進(jìn)行兩次落體實(shí)驗(yàn),懸繩的長度 l1