(江蘇專用)2020版高考物理新增分大一輪復(fù)習(xí) 第二章 相互作用 第2講 力的合成與分解課件.ppt
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,第二章相互作用,第2講力的合成與分解,,大一輪復(fù)習(xí)講義,,NEIRONGSUOYIN,內(nèi)容索引,過好雙基關(guān),研透命題點,隨堂測試,回扣基礎(chǔ)知識訓(xùn)練基礎(chǔ)題目,細(xì)研考綱和真題分析突破命題點,隨堂檢測檢測課堂學(xué)習(xí)效果,課時作業(yè),限時訓(xùn)練練規(guī)范練速度,,過好雙基關(guān),,,,一、力的合成,,,1.合力與分力(1)定義:如果幾個力共同作用產(chǎn)生的效果與一個力的作用效果相同,這一個力就叫做那幾個力的,那幾個力叫做這一個力的.(2)關(guān)系:合力與分力是關(guān)系.2.共點力作用在物體的同一點,或作用線交于一點的幾個力.如圖1均為共點力.,合力,分力,等效替代,圖1,3.力的合成(1)定義:求幾個力的的過程.(2)運算法則①平行四邊形定則:求兩個互成角度的分力的合力,可以用表示這兩個力的線段為作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的就表示合力的大小和方向.如圖2甲所示,F(xiàn)1、F2為分力,F(xiàn)為合力.,合力,鄰邊,對角線,圖2,②三角形定則:把兩個矢量的首尾順次連接起來,第一個矢量的首到第二個矢量的尾的為合矢量.如圖乙,F(xiàn)1、F2為分力,F(xiàn)為合力.,有向線段,自測1如圖3所示,兩個共點力F1、F2的大小一定,夾角θ是變化的,合力為F.在θ角從0逐漸增大到180的過程中,合力F的大小變化情況為A.從最小逐漸增加到最大B.從最大逐漸減小到零C.從最大逐漸減小到最小D.先增大后減小,√,圖3,解析在兩分力大小一定的情況下,合力隨著分力間夾角的增大而減小,夾角為0時合力最大,夾角為180時合力最小,為|F1-F2|,C項正確.,1.定義:求一個力的的過程.力的分解是的逆運算.2.遵循的原則(1)定則.(2)三角形定則.3.分解方法(1)效果分解法.如圖4所示,物體重力G的兩個作用效果,一是使物體沿斜面下滑,二是使物體壓緊斜面,這兩個分力與合力間遵循平行四邊形定則,其大小分別為G1=Gsinθ,G2=Gcosθ.(2)正交分解法.,,二、力的分解,,,平行四邊形,分力,圖4,力的合成,自測2(多選)如圖5所示,把光滑斜面上物體的重力mg分解為F1、F2兩個力,下列說法中正確的是A.F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力,F(xiàn)2是物體對斜面的壓力B.物體受到mg、FN、F1、F2共4個力的作用C.物體受到的合力為mgsinθ,方向沿斜面向下D.力FN、F1、F2這3個力的作用效果和mg與FN兩個力的作用效果相同,√,圖5,√,解析F1、F2兩個力是mg的兩個正交分力,它們的作用效果與重力mg等效,F(xiàn)1的作用是使物體沿斜面下滑,F(xiàn)2的作用是使物體壓緊斜面.物體只受重力mg和斜面對物體的支持力FN的作用.綜上所述,選項C、D正確.,,三、矢量和標(biāo)量,,,1.矢量:既有大小又有的物理量,疊加時遵循定則,如速度、力等.2.標(biāo)量:只有大小沒有的物理量,求和時按法則相加,如路程、速率等.,代數(shù),方向,平行四邊形,方向,自測3下列各組物理量中全部是矢量的是A.位移、速度、加速度、力B.位移、時間、速度、路程C.力、位移、速率、加速度D.速度、加速度、力、路程,√,,研透命題點,,,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??;當(dāng)兩力同向時,合力最大.2.三個共點力的合成:(1)最大值:三個力共線且同向時,其合力最大,為F1+F2+F3.(2)最小值: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大小之和.,,,,命題點一力的合成,3.幾種特殊情況的共點力的合成,例1如圖6所示,物體只受到同一平面內(nèi)三個力的作用,圖中線段的長短表示力的大小,其中力F1與OO′成θ=30角,下圖中能正確描述該物體獲得加速度方向的是,圖6,√,解析由于題圖中線段的長短表示力的大小,箭頭表示力的方向,利用幾何知識,首先以F1和F3為鄰邊作平行四邊形,F(xiàn)1和F3這兩個鄰邊之間的對角線為F1和F3的合力F13,然后以F2和F13為鄰邊作平行四邊形,其兩鄰邊之間的對角線為F2和F13的合力F213,可知合力F213與水平虛線的夾角β<30,選項B正確.,變式1(2018揚州中學(xué)5月模擬)如圖7所示,我國海軍在南海某空域舉行實兵對抗演練,某一直升機在勻速水平飛行過程中遇到突發(fā)情況,立即改為沿虛線斜向下減速飛行,則空氣對其作用力可能是A.F1B.F2C.F3D.F4,√,圖7,解析因為直升機沿虛線方向斜向下減速飛行,故合力F沿虛線向上,直升機受到豎直向下的重力以及空氣作用力兩個力,要想合力沿虛線向上,則根據(jù)矢量三角形可得空氣對其作用力可能為F1,如圖所示.,變式2(2018金陵中學(xué))如圖8所示,一個“Y”形彈弓頂部跨度為L,兩根相同的橡皮條自由長度均為L,在兩橡皮條的末端用一塊軟羊皮(長度不計)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)均為k,發(fā)射彈丸時每根橡皮條的最大長度為2L(彈性限度內(nèi)),求發(fā)射過程中裹片對彈丸的最大作用力.,圖8,解析根據(jù)胡克定律知,每根橡皮條長度最大時的彈力F彈=k(2L-L)=kL.設(shè)此時兩根橡皮條的夾角為θ,如圖所示,,1.效果分解法按力的作用效果分解(思路圖),,,,命題點二力的分解,2.正交分解法(1)定義:將已知力按互相垂直的兩個方向進(jìn)行分解的方法.(2)建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點力的作用點為原點,在靜力學(xué)中,以少分解力和容易分解力為原則(使盡量多的力分布在坐標(biāo)軸上);在動力學(xué)中,往往以加速度方向和垂直加速度方向為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系.(3)方法:物體受到多個力F1、F2、F3、…作用,求合力F時,可把各力向相互垂直的x軸、y軸分解.x軸上的合力Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…y軸上的合力Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…合力大小F=合力方向:與x軸夾角為θ,則tanθ=,例2(2017南通市第三次調(diào)研)如圖9所示,輕質(zhì)工件通過輕質(zhì)桿與滑塊B連接,當(dāng)作用在滑塊B上的水平推力F=100N時,整個裝置靜止,此時α=30.已知滑塊與水平面間的摩擦力不計,則工件上受到的壓力大小為A.100NB.100NC.50ND.200N,圖9,√,對工件受力分析如圖乙所示,其中F2′=F2,,變式3(2017南京市、鹽城市一模)如圖10所示,高空走鋼絲的表演中,若表演者走到鋼絲中點時,使原來水平的鋼絲下垂與水平面成θ角,不計鋼絲質(zhì)量,此時鋼絲上的彈力應(yīng)是表演者和平衡桿重力的,圖10,√,變式4(2018南京市多校第一次聯(lián)考)減速帶是交叉路口常見的一種交通設(shè)施,車輛駛過減速帶時要減速,以保障行人的安全.當(dāng)汽車前輪剛爬上減速帶時,減速帶對車輪的彈力為F,下圖中彈力F畫法正確且分解合理的是,√,解析減速帶對車輪的彈力方向垂直車輪和減速帶的接觸面,指向受力物體,故A、C錯誤;按照力的作用效果分解,將F分解為水平方向和豎直方向,水平方向的分力產(chǎn)生的效果減慢汽車的速度,豎直方向的分力產(chǎn)生向上運動的作用效果,故B正確,D錯誤.,結(jié)論:把一個力對稱分解為兩大小相等的分力,兩分力夾角越大,兩分力越大.,例3(2018蘇州市質(zhì)檢)家中廚房中用的菜刀、木工用的斧頭等,其橫截面可簡化為一個等腰三角形,如圖11所示,在物理中稱為劈,設(shè)劈頂角∠ACB=2θ,劈的重力不計,當(dāng)垂直劈背加上壓力F后,兩側(cè)劈面對物體的作用力為多少?頂角的大小會產(chǎn)生什么影響?,圖11,答案見解析,,一個結(jié)論的應(yīng)用,,拓展點,解析劈背上加壓力F后,產(chǎn)生的效果是沿垂直AC、BC兩側(cè)面方向把物體推開,因此將F沿這兩個方向分解,畫出力分解的平行四邊形,如圖所示,,劈的頂角2θ較小時,θ角較小,sinθ較小,加上同樣的壓力F后,兩側(cè)面推開物體的力較大,反之,劈的頂角較大時,在同樣的壓力下兩側(cè)面推開物體的力較小.因此鋒利的刀具,其刀口必定做得很簿,但刀口較薄時,強度就差了,使用中容易“卷刃”,所以應(yīng)用中要兼顧這兩個方面.,變式5(多選)(2017錫山中學(xué)模擬)如圖12所示,吊車用兩根等長的繩子OA和OB將質(zhì)量分布均勻的鐵板勻速吊離地面,下列說法中正確的是A.繩越長,每根繩對鐵板拉力越小B.繩越長,兩根繩對鐵板拉力的合力越小C.兩根繩子對鐵板拉力的合力豎直向上D.兩根繩子對鐵板的拉力和鐵板的重力是共點力,圖12,√,√,√,解析對繩OA和OB的拉力應(yīng)用平形四邊形定則求合力,如圖:根據(jù)平衡條件,兩繩子拉力的合力始終等于鐵板的重力,即大小不變,方向始終豎直向上,當(dāng)繩子變長后,兩繩夾角變小,但其合力不變,由圖可以看出繩子拉力變小,故A、C正確,B錯誤;由共點力的定義知,兩根繩子對鐵板的拉力和鐵板的重力是共點力,D正確.,,隨堂測試,,,1.某物體同時受到同一平面內(nèi)的三個共點力作用,在如圖13所示的四種情況中(坐標(biāo)紙中每格邊長表示1N大小的力),該物體所受的合外力大小正確的是A.甲圖中物體所受的合外力大小等于4NB.乙圖中物體所受的合外力大小等于2NC.丙圖中物體所受的合外力大小等于0D.丁圖中物體所受的合外力大小等于0,1,2,3,4,5,圖13,√,解析題圖甲,先將F1與F3直接合成,再以3N和4N為鄰邊畫平行四邊形,并結(jié)合勾股定理知合力的大小為5N,A項錯誤;題圖乙,先將F1與F3正交分解,再合成,求得合力的大小等于5N,B項錯誤;題圖丙,可將F3正交分解,求得合力的大小等于6N,C項錯誤;根據(jù)三角形定則,題圖丁中合力的大小等于0,D項正確.,1,2,3,4,5,2.(2018鹽城中學(xué)段考)2011年10月7日~16日在日本東京舉行的第43屆世界體操錦標(biāo)賽上,我國選手陳一冰勇奪吊環(huán)冠軍,成就世錦賽四冠王.比賽中他先雙手撐住吊環(huán),然后身體下移,雙臂緩慢張開到圖14所示位置,此時連接吊環(huán)的繩索與豎直方向的夾角為θ.已知他的體重為G,吊環(huán)和繩索的重力不計.則每條繩索的張力為,圖14,√,1,2,3,4,5,解析對陳一冰受力分析,簡化如圖:由共點力的平衡可知,在豎直方向上:2Fcosθ=G,1,2,3,4,5,3.(多選)如圖15所示,質(zhì)量為m的物體在恒力F作用下沿水平地面做勻速直線運動,物體與地面間動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g,則物體受到的摩擦力的大小為A.FsinθB.FcosθC.μ(Fsinθ+mg)D.μ(mg-Fsinθ),圖15,√,√,1,2,3,4,5,解析先對物體進(jìn)行受力分析,如圖所示,然后將力F進(jìn)行正交分解,水平方向F1=Fcosθ,豎直方向F2=Fsinθ.由力的平衡條件可得F1=Ff,F(xiàn)2+G=FN,又滑動摩擦力Ff=μFN,重力G=mg,即可得Ff=Fcosθ=μ(Fsinθ+mg).,1,2,3,4,5,4.(2019淮安中學(xué)期初)疊羅漢是一種二人以上層層疊成各種造型的游戲娛樂形式,也是一種高難度的雜技.圖16所示為六人疊成的三層靜態(tài)造型,假設(shè)每個人的重量均為G,下面五人的背部呈水平狀態(tài),則最底層中間的人的一只腳對水平地面的壓力約為,圖16,√,1,2,3,4,5,5.如圖17甲,某工地上起重機將重為G的正方形工件緩緩吊起.四根等長的鋼繩(質(zhì)量不計),一端分別固定在正方形工件的四個角上,另一端匯聚于一處掛在掛鉤上,繩端匯聚處到每個角的距離均與正方形的對角線長度相等(如圖乙).則每根鋼繩的受力大小為,圖17,√,1,2,3,4,5,,課時作業(yè),,,1.三個共點力大小分別是F1、F2、F3,關(guān)于它們合力F的大小,下列說法中正確的是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,,,,雙基鞏固練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,√,2.已知F1、F2兩個共點力的合力為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有兩個可能的方向D.F2可取任意方向,√,3.下圖中按力的作用效果分解正確的是,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,4.如圖1所示,艦載機保持牽引力F大小不變在勻速航行的航母上降落時受到阻攔而靜止,此時阻攔索夾角θ=120,空氣阻力和甲板阻力不計,則阻攔索承受的張力大小為,圖1,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,5.如圖2,小麗同學(xué)用兩根一樣長的繩子拴住一只鉤碼,拉住繩子兩頭使鉤碼懸停在空中,保持兩手處于同一高度,慢慢增大兩繩的夾角,則A.兩繩拉力將減小B.兩繩拉力將增大C.兩繩拉力的合力將減小D.兩繩拉力的合力將增大,圖2,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,6.(2018鹽城中學(xué))生活中的物理知識無處不在.如圖3所示是我們衣服上的拉鏈的一部分,在把拉鏈拉開的時候,我們可以看到有一個類似三角形的東西在兩鏈中間運動,使很難直接分開的拉鏈很容易地被拉開,關(guān)于其中的物理原理,下列說法中正確的是A.在拉開拉鏈的時候,三角形的物體增大了分開拉鏈的力B.在拉開拉鏈的時候,三角形的物體只是為了將拉鏈分開,并沒有增大拉力C.在拉開拉鏈的時候,三角形的物體增大了分開拉鏈的力,但合上拉鏈時減小了合上的力D.以上說法都不正確,圖3,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,7.(2018泰州中學(xué)期中)如圖4,將一根長為L的彈性細(xì)繩左右兩端固定在同一水平線上相距為L的M、N兩點時,彈性細(xì)繩恰為自然長度,現(xiàn)將一重量為G的鉤碼掛在繩上P點,鉤碼掛鉤光滑,靜止時MPN恰構(gòu)成一正三角形.假設(shè)彈性細(xì)繩中的彈力與彈性細(xì)繩的伸長之間的關(guān)系遵循胡克定律,彈性細(xì)繩沒超過彈性限度,則彈性細(xì)繩的勁度系數(shù)為,圖4,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,8.(2018鹽城市期中考試)如圖5所示,質(zhì)量為m的重物懸掛在輕質(zhì)的支架上,斜梁OB與豎直方向的夾角為θ.設(shè)水平橫梁OA和斜梁OB作用于O點的彈力分別為F1和F2,以下結(jié)果正確的是,圖5,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,9.如圖6所示,一個物體由繞過定滑輪的繩拉著,分別用圖中所示的三種情況拉住物體靜止不動.在這三種情況下,若繩的張力分別為FT1、FT2、FT3,定滑輪對軸心的作用力分別為FN1、FN2、FN3,滑輪的摩擦、質(zhì)量均不計,則A.FT1=FT2=FT3,F(xiàn)N1>FN2>FN3B.FT1>FT2>FT3,F(xiàn)N1=FN2=FN3C.FT1=FT2=FT3,F(xiàn)N1=FN2=FN3D.FT1<FT2<FT3,F(xiàn)N1<FN2<FN3,√,圖6,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,解析物體靜止時繩的張力等于物體重力的大小,所以FT1=FT2=FT3=mg.與物體連接的這一端,繩對定滑輪的作用力FT的大小也為mg,作出三種情況下定滑輪的受力圖,如圖所示,可知FN1>FN2>FN3,故選項A正確.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,10.如圖7所示,用滑輪將質(zhì)量為m1、m2的兩物體懸掛起來,忽略滑輪和繩的重力及一切摩擦,使得0<θ<180,整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài),關(guān)于m1、m2的大小關(guān)系不可能的是A.m1必大于m2B.m1必大于C.m1可能等于m2D.m1可能大于m2,√,圖7,,,,綜合提升練,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,11.(多選)如圖8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,懸掛衣服的衣架掛鉤是光滑的,掛于繩上處于靜止?fàn)顟B(tài).如果只人為改變一個條件,當(dāng)衣架靜止時,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,則衣架懸掛點右移,圖8,√,√,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,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,受力分析如圖所示.繩子中各部分張力相等,F(xiàn)a=Fb=F,則α=β.由平衡條件知2Fcosα=mg,又d=lasinα+lbsinα=lsinα,即sinα=,F(xiàn)=,繩子的一端沿桿移動時,d和l均不變,則sinα為定值,α為定值,cosα為定值,繩子的拉力保持不變,故選項A正確,C錯誤;將桿N向右移一些,d增大,則sinα增大,cosα減??;繩子的拉力增大,故選項B正確;若換掛質(zhì)量更大的衣服,d和l均不變,繩中拉力增大,但衣服的位置不變,選項D錯誤.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,- 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