高考物理总复习2.2力的合成与分解课件PPT

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一、力的合成1.合力与分力(1)定义:如果几个力共同作用产生的效果与一个力的作用效果相同,这一个力就叫作那几个力的合力　,那几个力叫作这一个力的分力　。 (2)关系:合力与分力是等效替代　关系。 2.共点力作用在物体的同一点　,或作用线的延长线　交于一点的几个力。如图均为共点力。 
3.力的合成(1)定义:求几个力的合力　的过程。 (2)运算法则①平行四边形定则:求两个互成角度的共点力　的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小　和方向　(图甲)。 ②三角形定则:把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的首到第二个矢量的尾的有向线段　为合矢量(图乙)。 
二、力的分解1.定义求一个力的分力　的过程。力的分解是力的合成　的逆运算。 2.遵循的原则(1)平行四边形　定则。 (2)三角形　定则。 
三、矢量和标量1.矢量既有大小又有方向　的物理量,相加时遵循平行四边形　定则。如速度、力等。 2.标量只有大小没有方向　的物理量,求和时按算术法则相加。如路程、动能等。 
1.(多选)关于几个力及其合力,下列说法正确的是(　　)A.合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同B.合力与原来那几个力同时作用在物体上C.合力的作用可以替代原来那几个力的作用D.求几个力的合力遵守平行四边形定则
2.一位体操运动员在水平地面上做倒立动作,下列图中沿每个手臂受到的力最大的是(　　)
3.两个力F1和F2间的夹角为θ,两个力的合力为F。以下说法正确的是(　　)A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越小B.合力F总比分力中的任何一个力都大C.如果夹角θ不变,F1大小不变,只要F2增大,合力F就必然增大D.合力F可能比分力中的任何一个力都小
4.(多选)一物体同时受到同一平面内的三个力的作用,这三个力的合力可能为零的是(　　)A.5 N、7 N、8 NB.5 N、2 N、3 NC.1 N、5 N、10 ND.1 N、10 N、10 N
5.如图所示,静止在斜面上的物体的重力可分解为沿斜面方向向下的分力F1和垂直斜面方向的分力F2。关于这两个分力,下列说法中正确的是(　　)A.F1作用在物体上,F2作用在斜面上B.F2的性质是弹力C.F2就是物体对斜面的正压力D.F1和F2是物体重力的等效替代,实际存在的就是重力
共点力的合成1.共点力合成的常用方法(1)作图法(2)计算法
2.几种特殊情况的共点力的合成
3.合力的大小范围(1)两个共点力的合成|F1-F2|≤F合≤F1+F2(2)三个共点力的合成①三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3。②任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力的最小值为零;如果第三个力不在这个范围内,则合力的最小值为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝对值。
例1射箭是奥运会上一个观赏性很强的运动项目,中国队有较强的实力,如图甲所示。射箭时,刚释放的瞬间若弓弦的拉力为100 N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图中F所示,则弓弦的夹角α应为(cs 53°=0.6)(　　)
A.53°B.127°C.143°D.106°
即学即练1.(2017·福建龙岩模拟)有三个力,分别为12 N、6 N、7 N,则关于这三个力的合力,下列说法正确的是(　　)A.合力的最小值为1 NB.合力的最小值为零C.合力不可能为20 ND.合力可能为30 N
2.(2017·江苏阜宁期中)如图所示,体操吊环运动有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环(图甲),然后身体下移,双臂缓慢张开到图乙位置,则在此过程中,吊环的两根绳的拉力FT(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为(　　)A.FT减小,F不变B.FT增大,F不变C.FT增大,F减小D.FT增大,F增大
3.(2017·辽宁丹东期中)水平横梁的一端A插在墙壁内,另一端装有一光滑的小滑轮B,一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10 kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力大小为(g取10 m/s2) (　　)
力的分解按力的作用效果分解的几种情形
例2(多选)(2017·湖南安乡月考)如图所示,电灯的重力G=10 N,AO绳与顶板间的夹角为45°,BO绳水平,AO绳的拉力为FA,BO绳的拉力为FB,则(　　)
提示:(1)电灯的重力在O点产生了两个效果,一是沿AO向下拉紧AO绳的分力FA',二是沿BO向左拉紧BO绳的分力FB',分解示意图如图甲所示。
甲(2)结点O与电灯受力如图乙所示,考虑到电灯的重力与OB垂直,正交分解OA的拉力更为方便。
解析:效果分解法在结点O,电灯的重力产生了两个效果,一是沿AO向下的拉紧AO绳的分力F1,二是沿BO向左的拉紧BO绳的分力F2,分解示意图如图所示。
正交分解法结点O受力如图所示,考虑到电灯的重力与OB垂直,正交分解OA的拉力更为方便。F=G=10 NFAsin 45°=FFAcs 45°=FB代入数值解得FA=10 NFB=10 N,故选项A、D正确。
思维点拨(1)根据效果分解。分析结点O和电灯的重力的作用效果,试画出该力的分解示意图。(2)正交分解。请分析结点O与电灯受到的力,根据受力特点应正交分解哪一个力更方便,请画出受力分析图。拓展在例2中,若将电灯换为重物,且AO、BO两根绳能够承受的最大拉力相等,当逐渐增大重物的重力时,则AO和BO哪根绳先断?
提示:在结点O将重物的重力按效果分解,如图所示。由图可知,F1>F2,又因为FA=F1,FB=F2,故当逐渐增大重物的重力时,AO绳先断裂。答案:AO绳先断裂
按实际效果分解力的一般思路
即学即练4.(2017·江西萍乡二模)刀、斧、凿等切削工具的刃部叫作劈,如图所示是用斧头劈木柴的示意图。劈的纵截面是一个等腰三角形,使用劈的时候,垂直劈背加一个力F,这个力产生两个作用效果,使劈的两个侧面推压木柴,把木柴劈开。设劈背的宽度为d,劈的侧面长为l,不计斧头的自身重力,则劈的侧面推压木柴的力约为 (　　)
5.将一竖直向下的8 N的力分解为两个力,其中一个分力方向水平,大小为6 N,那么另一个分力大小可以为(　　)A.10 NB.8 NC.6 ND.2 N
6.(2017·辽宁沈阳检测)将四块相同的坚固石块垒成圆弧形的石拱,其中第3、4块固定在地基上,第1、2块间的接触面是竖直的,每块石块的两个侧面间所夹的圆心角为30°,如图所示。假定石块间的摩擦力可以忽略不计,则第1、2块石块间的作用力和第1、3块石块间的作用力的大小之比为(　　)
“死结”和“活结”模型
例3(2017·河北石家庄模拟)如图(a)所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体,∠ACB=30°;如图(b)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G通过细绳EG拉住,EG与水平方向也成30°,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体,求:(1)细绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比;(2)轻杆BC对C端的支持力;(3)轻杆HG对G端的支持力。
解析:(1)思维点拨图(c)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为m1的物体,物体处于平衡状态,绳AC段的拉力FTAC=FTCD=m1g;思维点拨图(d)中由于FTEGsin 30°=m2g得FTEG=2m2g,所以得 。(2)思维点拨图(c)中,根据平衡条件和平行四边形定则可得FNC=FTAC=m1g,方向和水平方向成30°斜向右上方。(3)思维点拨图(d)中,根据平衡方程有FTEGsin 30°=m2g、FTEGcs 30°=FNG
思维点拨图(a)和图(b)中的两个物体m1、m2都处于平衡状态,根据平衡的条件,首先判断与物体相连的细绳,其拉力大小等于物体的重力;分别取C点和G点为研究对象,进行受力分析如图(c)和(d)所示,根据平衡规律可求解。
“死、活”要分清如果是“活结”,绳子的拉力相等;如果是“死结”,绳子的拉力不一定相等。对轻质杆,若与墙壁通过转轴(铰链)相连,则杆产生的弹力方向一定沿杆;若一端固定,则杆产生的弹力有可能沿杆,也有可能不沿杆。
即学即练7.(多选)(2017·天津卷)如图所示,轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点,悬挂衣服的衣架挂钩是光滑的,挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件,当衣架静止时,下列说法正确的是(　　)A.绳的右端上移到b',绳子拉力不变B.将杆N向右移一些,绳子拉力变大C.绳的两端高度差越小,绳子拉力越小D.若换挂质量更大的衣服,则衣架悬挂点右移
8.(多选)如图所示,A物体被绕过小滑轮P的细线所悬挂,B物体放在粗糙的水平桌面上;小滑轮P被一根细线系于天花板上的O点;O'是三根线的结点,bO'水平拉着B物体,cO'沿竖直方向拉着弹簧;弹簧、细线、小滑轮的重力和细线与滑轮间的摩擦力均可忽略,整个装置处于静止状态。若悬挂小滑轮的细线OP上的张力是20 N,g取10 m/s2,则下列说法中正确的是(　　)A.弹簧的弹力为10 NB.A物体的质量为2 kgC.桌面对B物体的摩擦力为10 ND.OP与竖直方向的夹角为60°