特別提示受力分析是高中物理的基礎(chǔ),它貫穿于力學(xué)、電磁學(xué)等各部分.正確地對研究對象進(jìn)行受力分析是解決問題的關(guān)鍵.若受力分析出錯,則“滿盤皆輸”.受力分析單獨考查的也有,但更多的是結(jié)合其他知識解決綜合性問題.
二、力的合成1.合力與分力 (1)定義：當(dāng)一個物體受到幾個力的共同作用時, 我們常?？梢郧蟪鲞@樣一個力,這個力產(chǎn)生的效 果跟原來幾個力的共同效果相同,這個力就叫做 那幾個力的 ,原來的幾個力叫做 . (2)邏輯關(guān)系：合力和分力是一種 關(guān)系.2.共點力：作用在物體的 ,或作用線的 交于一點的力.3.力的合成：求幾個力的 的過程.
4.力的運(yùn)算法則： (1)平行四邊形定則：求兩個互成角度的 的合力,可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作 ,這兩個鄰邊之間的對角線就表示合 力的 和 . (2)三角形定則：把兩個矢量 從而求出 合矢量的方法（如圖1所示）.
名師點撥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.三、力的分解1.概念：求一個力的 的過程.2.遵循原則： 定則或 定則.3.分解的方法： （1）按力產(chǎn)生的 進(jìn)行分解. （2） 分解.
熱點一 受力分析常用的方法及步驟1.整體法與隔離法
2.假設(shè)法 在受力分析時,若不能確定某力是否存在,可 先對其作出存在或不存在的情況假設(shè),然后再 就該力存在與否對物體運(yùn)動狀態(tài)影響的不同來 判斷該力是否存在. 特別提示 整體法、隔離法在受力分析時要靈活選用： (1)當(dāng)所涉及的物理問題是整體與外界作用時, 應(yīng)用整體分析法,可使問題簡單明了,而不必 考慮內(nèi)力的作用. (2)當(dāng)涉及的物理問題是物體間的作用時,要應(yīng) 用隔離分析法,這時系統(tǒng)中物體間相互作用的 內(nèi)力就會變?yōu)楦鱾€獨立物體的外力.
特別提示1.受力分析時,有些力的大小和方向不能準(zhǔn)確確定下來,必須根據(jù)物體受到的能夠確定的幾個力的情況和物體的運(yùn)動狀態(tài)判斷出未確定的力的情況,要確保受力分析時不漏力、不添力、不錯力.2.對于分析出的物體受到的每一個力都應(yīng)找出其施力物體,不能無中生有,例如,物體做離心運(yùn)動時,有可能會錯把“離心力”當(dāng)作物體受的力.3.合力和分力不能重復(fù)考慮,“性質(zhì)力”與“效果力”不能重復(fù)考慮.
熱點二 共點力合成的方法及合力范圍的確定1.共點力合成的常用方法 (1)作圖法 從力的作用點沿兩個分力的作用方向按同一標(biāo) 度作出兩個分力F1、F2,以這兩個力為鄰邊作一 個平行四邊形,這兩個力所夾對角線表示這兩個 力的合力.通?？煞謩e用刻度尺和量角器直接量出 合力的大小和方向.
(2)解析法根據(jù)力的平行四邊形定則作出力的合成的圖示,如圖2所示.
它與F2的夾角為θ.以下是合力計算的幾種特殊情況：
①相互垂直的兩個力的合成,如圖3所示.由幾何知識可知合力大小為 方向
②夾角為θ的大小相同的兩個力的合成,如圖4所示.由幾何知識,作出的平行四邊形為菱形,其對角線相互垂直且平分,則合力大小 方向與F1夾角為③夾角為120°的兩等大的力的合成,如圖5所示.由幾何知識得出對角線將畫出的平行四邊形分為兩個等邊三角形,故合力的大小與分力相等.
2.合力范圍的確定 (1)兩個共點力的合成 ｜F1-F2｜≤F合≤F1+F2 即兩個力大小不變時,其合力隨夾角的增大而減 小,當(dāng)兩力反向時,合力最小,為｜F1-F2｜,當(dāng)兩 力同向時,合力最大,為F1+F2. (2)三個共點力的合成 ①三個力共線且同向時,其合力最大,為F1+F2+F3. ②任取兩個力,求出其合力的范圍,如果第三個力 在這個范圍之內(nèi),則三個力的合力的最小值為零, 如果第三個力不在這個范圍內(nèi),則合力的最小值 為最大的一個力減去另外兩個較小的力的和的絕 對值.
特別提示1.合成力時,要注意正確理解合力與分力的關(guān)系.(1)效果關(guān)系:合力的作用效果與各分力共同的作用效果相同,它們具有等效替代性.(2)大小關(guān)系:合力與分力誰大要視情況而定,不能形成合力總大于分力的定勢思維.2.三個共點力合成時,其合力的最小值不一定等于兩個較小力的和減去第三個較大的力.
熱點三 力的分解的兩種方法1.按力的效果分解 (1)根據(jù)力的實際作用效果確定兩個實際分力的 方向; (2)再根據(jù)兩個實際分力方向畫出平行四邊形; (3)最后由平行四邊形知識求出兩分力的大小. 如圖6所示,物體的重力G按產(chǎn)生的效果分解為兩 個分力,F1使物體下滑,F2使物體壓向斜面.
2.正交分解法 (1)定義:把一個力分解為相互垂直的分力的方法. (2)優(yōu)點:把物體所受的不同方向的各個力都分解 到相互垂直的兩個方向上去,然后再求每個方向上 的分力的代數(shù)和,這樣就把復(fù)雜的矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化成 了簡單的代數(shù)運(yùn)算,最后再求兩個互成90°角的力 的合力就簡便多了. (3)運(yùn)用正交分解法解題的步驟 ①正確選擇直角坐標(biāo)系,通常選擇共點力的作用點 為坐標(biāo)原點,直角坐標(biāo)x、y的選擇可按下列原則去 確定: (a)盡可能使更多的力落在坐標(biāo)軸上.
(b)沿物體運(yùn)動方向或加速度方向設(shè)置一個坐標(biāo)軸.(c)若各種設(shè)置效果一樣,則沿水平方向、豎直方向設(shè)置兩坐標(biāo)軸.②正交分解各力,即分別將各力投影到坐標(biāo)軸上,分別求x軸和y軸上各力投影的合力Fx和Fy,其中Fx=F1x+F2x+F3x+…;Fy=F1y+F2y+F3y+…③求Fx與Fy的合力即為共點力的合力(如圖7所示)
合力大小:合力的方向與x軸夾角:θ=arctan 特別提示1.使用正交分解法時,坐標(biāo)軸的建立非常關(guān)鍵,一 般情況下,應(yīng)使盡可能多的力“落”在坐標(biāo)軸上 或關(guān)于坐標(biāo)軸對稱.2.在實際問題中進(jìn)行力的分解時,有實際意義的 分解方法是按力的實際效果進(jìn)行分解,其他的 分解方法都是為了解題方便而利用的.
題型1 物體的受力分析 如圖8所示,物體A靠在豎直墻面上, 在力F作用下,A、B保持靜止.物體B的受 力個數(shù)為（ ） A.2 B.3 C.4 D.5 求解此題應(yīng)把握以下三點： (1)整體法分析A不受墻壁彈力. (2)隔離A分析A的受力. (3)隔離B分析B的受力.
解析 以A為研究對象,受力情況如圖甲所示,此時,墻對物體A沒有支持力（此結(jié)論也可利用整體法得出）再以B為研究對象,結(jié)合牛頓第三定律,其受力情況如圖乙所示,即要保持物體B平衡,B應(yīng)受到重力、壓力、摩擦力、力F四個力的作用.答案 C
方法提煉受力分析的基本思路
變式練習(xí)1 如圖9所示,物體A靠在傾斜的墻面上,在與墻面和B垂直的力F作用下,A、B保持靜止,試分析A、B兩物體受力的個數(shù).解析 先取B為研究對象,把A看作墻的一部分,受力如下圖所示.
若只受GB和F,B物體不能靜止,因此A對B有沿接觸面向上的靜摩擦力f1,受f1則一定有A對B的彈力N,B受4個力作用.取AB整體為研究對象,同理可得墻對A有沿墻面向上的靜摩擦力f2和墻的彈力NA;由牛頓第三定律知A還受B的斜向下的靜摩擦力f1′和垂直接觸面向上的彈力N′,還有自身的重力GA,共5個力.答案 A受5個力,B受4個力
題型2 按力的作用效果分解 如圖10所示,α=30°,裝置的重力和摩擦 力均不計,若用F=100 N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？
思路點撥 根據(jù)力的實際效果分解力的思維路線：解析 對B受力分析如圖甲得：F2sin α=F
對裝置上部分受力分析如圖乙,其中N為工件對裝置的壓力.得：N=F2′cs α
又F2與F2′為作用力與反作用力,故F2′=F2可得：由牛頓第三定律得：工件受到的向上的彈力為100 N.答案方法提煉按力的作用效果分解力時,關(guān)鍵是弄清力的作用效果,從而確定兩個分力的方向,再根據(jù)平行四邊形定則作出力的分解圖,然后由數(shù)學(xué)知識求出分力.
變式練習(xí)2 如圖11所示為一曲柄壓榨機(jī)的示意圖,其中O為固定鉸鏈,桿OA與AB等長.在壓榨機(jī)鉸鏈A處作用的水平力為F,OB是鉛垂線.如果桿和活塞的重力忽略不計,在已知角α的情況下,求活塞作用在作物體M上的壓力.
解析 力F分解為沿桿OA、AB的力FOA、FAB,如圖所示,則 力FAB分解為水平和豎直兩個方向的分力,則所求即豎直分力答案
題型3 力的合成法在平衡問題中的應(yīng)用 如圖12所示是骨折病人的 牽引裝置示意圖,繩的一端固定, 繞過定滑輪和動滑輪后掛著一個 重物,與動滑輪相連的帆布帶拉著 病人的腳,整個裝置在同一豎直平面內(nèi).為了使腳 所受的拉力增大,可采取的方法是 ( ) A.只增加繩的長度 B.只增加重物的質(zhì)量 C.只將病人的腳向右移動 D.只將兩定滑輪的間距增大
解析 取動滑輪為研究對象,受力分析如右圖所示,F1、F2為繩子的拉力,F為帆布帶的拉力.動滑輪靜止時,所受合外力為零,即F1與F2合力與F等大反向.只要F1、F2的合力增大,F就增大.當(dāng)繩的長度增加時,繩的拉力及繩間的夾角不變,合力不變,A錯;當(dāng)增加重物質(zhì)量時,繩拉力增大,夾角不變,合力增大,B對;病人的腳右移時,繩間的夾角增大,合力減小,C錯;定滑輪間距增大時,夾角增大,合力減小,D錯.答案 B
規(guī)律總結(jié)1.物體在三個共點力作用下平衡時,任意兩個力的合力與第三個力等大反向.2.當(dāng)兩個力之間的夾角減小時,合力增大;夾角增大時,合力減小.
變式練習(xí)3 如圖13所示, ACB是一光滑的、足夠長的、固定在豎直平面內(nèi)的“∧”形框架,其中CA、CB邊與豎直方向的夾角均為θ.P、Q兩個輕質(zhì)小環(huán)分別套在CA、CB上,兩根細(xì)繩的一端分別系在P、Q環(huán)上,另一端和一繩套系在一起,結(jié)點為O.將質(zhì)量為m的鉤碼掛在繩套上,OP、OQ兩根細(xì)繩拉直后的長度分別用l1、l2表示,受到的拉力分別用F1和F2表示,則 ( )A.若l1=l2,則兩繩受到的拉力F1F2C.若l1

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