【與名師對(duì)話】2014年高考物理總復(fù)習(xí) 第3講 力的合成與分解 受力分析課件 新人教版必修1

1、合力,分力,等效替代,同一點(diǎn),延長(zhǎng)線,合力,共點(diǎn)力,大小,方向,有向線段,思考　生活中人們常說這樣一句話“大家要心往一處想，勁往一處使，形成合力”，在這句話中的“合力”與我們物理語言中的“合力”意義一樣嗎？物理語言中的“合力”一定比“分力”大嗎？合力和分力的關(guān)系體現(xiàn)了怎樣的物理思想方法？為什么要進(jìn)行力的合成或分解？,[提示] “大家要心往一處想，勁往一處使，形成合力”，在這句話中的“合力”實(shí)際上只是物理學(xué)中“合力”的一種特殊情況，即方向

2、相同時(shí)合力的大小大于任何一個(gè)分力的大小．但物理語言中的“合力”可以比分力大，也可以比分力小，合力與分力的關(guān)系取決于各分力之間的夾角．合力和分力的關(guān)系蘊(yùn)含著高中物理乃至整個(gè)學(xué)科中最重要的一種科學(xué)方法——“等效替代法”．合力的作用效果和它的幾個(gè)分力共同作用的效果相同，所以為了研究問題的方便在分析物體受力情況時(shí)可以等效替代．,(1)幾種特殊情況的共點(diǎn)力合成,(2)合力范圍的確定①兩個(gè)共點(diǎn)力的合力范圍：|F1－F2|≤F≤F1＋F2，即兩個(gè)力

3、的大小不變時(shí)，其合力隨夾角的增大而減?。?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)共面共點(diǎn)力的合力范圍a．三個(gè)力共線且方向相同時(shí)，其合力最大為F＝F1＋F2＋F3.,b．以這三個(gè)力的大小為邊，如果能組成封閉的三角形，則其合力最小為零，若不能組成封閉的三角形，則合力最小值的大小等于最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)力的和．,分力,平行四邊形,三角形,效果,正交,如果沒有條件限制，一個(gè)已知力可以有無數(shù)

4、對(duì)分力，若要得到確定的解，則必須給出一些附加條件．(1)已知合力和兩個(gè)分力的方向，求兩個(gè)分力的大?。鐖D所示，已知F和α、β，顯然該力的平行四邊形是唯一確定的，即F1和F2的大小也被唯一地確定了．,(3)已知合力、一個(gè)分力的方向和另一分力的大小，即已知F、α(F1與F的夾角)和F2的大小，這時(shí)則有如下的幾種可能情況：①第一種情況是F≥F2>Fsinα，則有兩解，如下圖左所示．,②第二種情況是F2＝Fsinα?xí)r，則有唯一解，如圖

5、圖右所示．,③第三種情況是F2<Fsinα?xí)r，則無解，因?yàn)榇藭r(shí)按所給的條件是無法組成力的平行四邊形的．如下圖左所示．,④第四種情況是F2>F時(shí)，則有唯一解．如圖右所示．,方向,平行四,邊形定則,沒有,算術(shù)法則,受力,場(chǎng)力,接觸力,2．正交分解法(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)建立坐標(biāo)軸的原則：一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn)，在靜力學(xué)中，以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上)；在動(dòng)

6、力學(xué)中，以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系．,解法二：正交分解法繩圈受到三個(gè)力作用Fa、Fb、F，如圖乙所示．,力的合成與分解方法的選擇力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常見的解題方法，一般情況下，物體只受三個(gè)力的情形下，力的效果分解法、合成法解題較為簡(jiǎn)單，在三角形中找?guī)缀侮P(guān)系，利用幾何關(guān)系或三角形相似求解；而物體受三個(gè)以上力的情況多用正交分解法，但也要視題目具體情況而變．,風(fēng)箏(如圖甲)借助于均勻的風(fēng)對(duì)其作用力和牽線

7、對(duì)其拉力的作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)．如圖乙所示，風(fēng)箏平面AB與地面夾角為30°，風(fēng)箏質(zhì)量為300 g，求風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力的大?。?風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力與風(fēng)箏平面相垂直，g取10 m/s2),3．結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合相關(guān)定律及時(shí)修正由于彈力和摩擦力都是被動(dòng)力，它們的方向和大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有密切的關(guān)系，所以分析物體的受力情況時(shí)，除了根據(jù)力產(chǎn)生的條件判斷外，還必須根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合牛頓第二定律及時(shí)進(jìn)行修正．,A．B對(duì)A的

8、摩擦力方向水平向左B．B對(duì)A的摩擦力方向水平向右C．C對(duì)A的摩擦力方向水平向左D．C對(duì)A的摩擦力方向水平向右[思路啟迪]　(1)以A、B、C整體為研究對(duì)象，因向右勻速運(yùn)動(dòng)，你能確定地面對(duì)B、C的摩擦力方向嗎？(2)按照先隔離B，再隔離A，最后再C的順序即可確定三者間摩擦力方向？,[嘗試解答]　對(duì)A、B、C整體而言，地面對(duì)B、C的摩擦力方向皆向左．隔離B，由B勻速運(yùn)動(dòng)的受力條件可知，A對(duì)B的摩擦力方向向右，則由牛頓第三定律可知B

9、對(duì)A的摩擦力方向向左；同理可判斷C對(duì)A的摩擦力方向向右．[答案] AD,(1)畫好受力圖后，要按順序檢查，防止多力和少力．(2)受力分析口訣：地球周圍受重力繞物一周找彈力考慮有無摩擦力其他外力細(xì)分析合力分力不重復(fù)只畫受力拋施力,(2012·高考上海卷)如右圖所示，光滑斜面固定于水平面上，滑塊A，B疊放后一起沖上斜面，且始終保持相對(duì)靜止，A上表面水平．則在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，B受力的示意圖(如下圖)為

10、 (　　),[解析]　兩物體沿斜面向上減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度沿斜面向下，分析B物體的受力，B物體受的合力沿斜面向下，B物體受到摩擦力的作用，摩擦力沿B下表面的切線方向，A正確．[答案] A,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P31)數(shù)形結(jié)合思想的應(yīng)用數(shù)形結(jié)合思想是解決物理問題的重要思想，在計(jì)算合力或某一個(gè)分力時(shí)，通常采用作圖和計(jì)算相結(jié)合的方法，即利用平行四邊形做出幾何圖形，然后運(yùn)用幾何知識(shí)求解．

11、,利用三角形相似也是解物理問題時(shí)常用的數(shù)學(xué)方法．,熟練應(yīng)用力的合成與分解以及合成與分解中的一些規(guī)律，是解決本題的關(guān)鍵；一個(gè)大小方向確定的力分解為兩個(gè)等大的力時(shí)，合力在分力的角平分線上，且兩分力的夾角越大，分力越大．在處理此類與實(shí)際生活聯(lián)系緊密的試題時(shí)，首先要進(jìn)行受力分析；其次利用數(shù)學(xué)知識(shí)求極值，如利用解析法列方程求極值．在利用正交分解法列方程時(shí)，一定要注意幾何圖形上的角度要與力的示意圖上的角度對(duì)應(yīng)起來．,易錯(cuò)點(diǎn)2：受力分析中研究對(duì)象選取

12、不當(dāng)導(dǎo)致錯(cuò)解,A．B受到C的摩擦力一定不為零B．C受到地面的摩擦力一定為零C．C有沿地面向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，一定受到地面向左的摩擦力D．將細(xì)繩剪斷，若物塊B依然靜止在斜面上，此時(shí)地面對(duì)C的摩擦力為0[易錯(cuò)分析] 認(rèn)為A、B、C整體處于靜止?fàn)顟B(tài)，在水平方向上不受其他外力作用，故地面對(duì)系統(tǒng)的摩擦力一定為零，從而錯(cuò)選B.實(shí)際上在選A、B、C作為整體時(shí)，漏掉了滑輪的水平分力的作用．,[正確解答]　 若繩對(duì)B的拉力恰好與B的重力沿斜面向下的

13、分力平衡，則B與C間的摩擦力為零，A項(xiàng)錯(cuò)誤；將B和C看成一個(gè)整體，則B和C受到細(xì)繩向右上方的拉力作用，故C有向右滑動(dòng)的趨勢(shì)，一定受到地面向左的摩擦力，B項(xiàng)錯(cuò)誤、C項(xiàng)正確；將細(xì)繩剪斷，若物塊B依然靜止在斜面上，利用整體法判斷，B、C系統(tǒng)在水平方向不受其他外力作用，處于平衡狀態(tài)，則地面對(duì)C的摩擦力為0，D項(xiàng)正確．答案為CD.,在受力分析時(shí)易出現(xiàn)以下錯(cuò)誤：(1)研究對(duì)象選取混亂．(2)不按受力分析的一般順序進(jìn)行受力分析造成“漏力”的情況．

14、(3)受力分析時(shí)，不能根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷力的有無及方向，重復(fù)分析受力造成“添力”的情況．,L型木板P(上表面光滑)放在固定斜面上，輕質(zhì)彈簧一端固定在木板上，另一端與置于木板上表面的滑塊Q相連，如圖所示．若P、Q一起沿斜面勻速下滑，不計(jì)空氣阻力．則木板P的受力個(gè)數(shù)為(　　),[解析]　本題主要考查受力分析，意在考查考生應(yīng)用整體法和隔離法解題的能力．因一起勻速下滑，所以斜面對(duì)P有沿斜面向上的摩擦力，而Q必受彈簧向上的彈力，所以隔離

15、P可知P受重力、斜面摩擦力、斜面彈力、彈簧彈力、Q的壓力作用．[答案] C,(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P32)1．(2012·廣州調(diào)研)如圖，三個(gè)大小相等的力F，作用于同一點(diǎn)O，則合力最小的是(　　),[解析]　根據(jù)矢量合成的平行四邊形定則可知，C選項(xiàng)的合力為零，即合力最小，C正確．[答案] C,2．(2012·上海卷)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3

16、0 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]　從題意可判斷出F2>Fsin30°，則F1，F(xiàn)2，F(xiàn)可組成兩種形式的三角形，F(xiàn)1有兩解，F(xiàn)2有兩個(gè)可能的方向，C正確．[答案] C,3．兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F，如果它們之間的夾角θ固定不變，使其中一個(gè)力增大，則(　　)A．合力F一定增大B．合力F的大小可能不變C．合力F可能增大，也可能

17、減小D．當(dāng)0<θ<90°時(shí)，合力F一定減小,[解析]　設(shè)兩共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角θ為鈍角．如圖所示的平行四邊形可知，當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時(shí)，其合力由原來的F1變?yōu)镕2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，這些合力可能小于F1，可能等于F1，也可能大于F1，所以A錯(cuò)．B、C正確．同理知，當(dāng)0<θ<90°時(shí)，則隨著其中的一個(gè)力增大，合力也一定增大，D錯(cuò)．故正確答案為B、C.,4.如圖所示，在水平

18、天花板的A點(diǎn)處固定一根輕桿a，桿與天花板保持垂直，桿的下端有一個(gè)輕滑輪O.另一根細(xì)線上端固定在該天花板的B點(diǎn)處，細(xì)線跨過滑輪O，下端系一個(gè)重量為G的物體．BO段細(xì)線與天花板的夾角為θ＝30°，系統(tǒng)保持靜止，不計(jì)一切摩擦．下列說法中正確的是(　　),[解析]　細(xì)線對(duì)天花板的拉力等于物體的重力G；以滑輪為研究對(duì)象，兩段細(xì)線的拉力都是G，互成120°，因此合力大小是G，根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件，a桿對(duì)滑輪的作用力大小也是G，