高考物理一轮复习第二章相互作用第3节力的合成与分解课件1703241133

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(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。
形。
(√ )
(7)既有大小又有方向的物理量一定是矢量。
(× )
突破点(一) 力的合成问题
1.共点力合成的常用方法 (1)作图法:从力的作用点起,按同 一标度作出两个分力F1和F2的图示,再 以F1和F2的图示为邻边作平行四边形, 画出过作用点的对角线,量出对角线的长度,计算出合力的大 小,量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)。
弹丸的最大作用力为
()
A.kL
B.2kL
C.
3 2 kL
D.
15 2 kL
L 解析:设发射弹丸瞬间两橡皮条间的夹角为 2θ,则 sin θ=22L =14,cos θ= 1-sin2θ= 415。发射过程中裹片对弹丸的最 大作用力为 F 合=2Fcos θ。F=kx=kL,故 F 合=2kL·415=
完全相同的网绳构成的正方形,点O、a、
b、c等为网绳的结点。当网水平张紧时,
若质量为m的运动员从高处竖直落下,并
恰好落在O点,当该处下凹至最低点时,
网绳aOe、cOg均成120°向上的张角,此时O点受到的向下的
冲击力为F,则这时O点周围每根网绳的拉力的大小为( )
A.F4
B.F2
F+mg C. 4
F+mg D. 2
(3)方法:物体受到F1、F2、F3…多个力作用求合力F 时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。
x轴上的合力: Fx=Fx1+Fx2+Fx3+… y轴上的合力: Fy=Fy1+Fy2+Fy3+… 合力大小:F= Fx2+Fy2 合力方向:与x轴夹角设为θ,则tan θ=FFxy。
[典例] (2017·衡水调研)如图所示,质量为m的物体置于
绳与竖直方向的夹角大小相等,因此各悬绳的拉力在竖直方向
的分力大小也相等。
[解析] 物体受重力和n根悬绳拉力作用处于平衡状态,
由对称性可知,每条悬绳拉力的竖直分力为
G n
,设绳与竖直
方向的夹角为θ,则有Fcos θ=Gn,解得F=ncGos θ,由于无法
确定ncos θ是否大于1,故无法确定拉力F与重力G的关系,
倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先
用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,
若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上
滑,则两次的推力之比FF12为
()
A.cos θ+μsin θ C.1+μtan θ
B.cos θ-μsin θ D.1-μtan θ
[思路点拨] (1)物体在力F1或F2作用下做匀速运动,物体所受合力均为零。 (2)将物体所受各力沿斜面方向和垂直斜面方向进行正交分解。 [解析] 物体在力F1作用下和力F2作用下运动时的受力如图 所示。
将重力mg、力F2沿斜面方向和垂直于斜面方向正交分解, 由平衡条件可得:
F1=mgsin θ+Ff1,FN1=mgcos θ,Ff1=μFN1
2.(2017·淮安模拟)我国海军在南海某
空域举行实兵对抗演练,某一直升
机在匀速水平飞行过程中遇到突发
情况,立即改为沿虚线方向斜向下
减速飞行,则空气对其作用力可能是
()
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
解析:因为直升机沿虚线方向斜向下减速飞
行,故合力沿虚线向上,直升机受到竖直向下
的重力以及空气作用力两个力,要想合力沿虚
3 3
= 62mg,B、C项错误。 答案:AD
突破点(四) 绳上的“死结”和“活结”模型
[模型概述]
“死结”模型
“活结”模型
“活结”可理解为把绳子分成
“死结”可理解为 把绳子分成两段,且不
两段,且可以沿绳子移动的结点。
可以沿绳子移动的结点。 “活结”一般是由绳跨过滑轮或者
“死结”两侧的绳因结
绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子 虽然因“活结”而弯曲,但实际上
2.(2017·六安一中二模)如图所示,两个
质量为m1的小球套在竖直放置的光
滑支架上,支架的夹角为120°,用
轻绳将两球与质量为m2的小球连接,绳与杆构成一个菱形,
则m1∶m2为
()
A.1∶1
B.1∶2
C.1∶ 3
D. 3∶2
解析:将小球m2的重力按效果根据平行 四边形定则进行分解如图, 由几何知识得:T=m2g,对m1受力分 析,由平衡条件,在沿杆的方向有: m1gsin 30°=Tsin 30°,得:T=m1g,可见m1∶m2=1∶ 1,故选A。 答案:A
2.合力的大小范围 (1)两个共点力的合成 |F1-F2|≤F合≤F1+F2 即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两 力反向时,合力最小,为|F1-F2|,当两力同向时,合力最大, 为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,则三个力的合力最小值为零;如果第三个力不在这 个范围内,则合力最小值等于最大的力减去另外两个力。
215kL,D 正确。 答案:D
突破点(二) 力的分解问题
1.按作用效果分解力的一般思路
2.正交分解法 (1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解 的方法。 (2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原 点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(即尽 量多的力在坐标轴上);在动力学中,通常以加速度方向 和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。
[多角练通]
1.如图所示为两个大小不变、夹角θ变化
的力的合力的大小F与θ角之间的关系
图像(0≤θ≤2π),下列说法中正确的

()
A.合力大小的变化范围是0≤F≤14 N
B.合力大小的变化范围是2 N≤F≤10 N
C.这两个分力的大小分别为6 N和8 N
D.这两个分力的大小分别为2 N和8 N
解析:由题图可知:当两力夹角为180°时,两力的合力为2 N,而当两力夹角为90°时,两力的合力为10 N。则这两个 力的大小分别为6 N、8 N,故C正确;D错误。当两个力方 向相同时,合力等于两个力之和14 N;当两个力方向相反 时,合力等于两个力之差2 N,由此可见:合力大小的变化 范围是2 N≤F≤14 N,故A、B错误。 答案:C
线向上,则根据矢量三角形可得空气对其作用
力可能为F1,如图所示。 答案:A
3.(2017·石家庄模拟)如图所示,一个“Y”
形弹弓顶部跨度为L,两根相同的橡皮
条自由长度均为L,在两橡皮条的末端
用一块软羊皮(长度不计)做成裹片。若橡皮条的弹力与形变
量的关系满足胡克定律,且劲度系数为k,发射弹丸时每根
橡皮条的最大长度为2L(弹性限度内),则发射过程中裹片对
解析:设每根网绳的拉力大小为F′,对结点O有:4F′cos
60°-F=0,解得F′=F2,选项B正确。 答案:B
3.(多选)(2017·青州检测)如图所示,完全相 同的四个足球彼此相互接触叠放在水平
面上,每个足球的质量都是m,不考虑转
动情况,下列说法正确的是
()
A.下面每个球对地面的压力均为43mg B.下面的球不受地面给的摩擦力
第3节
力的合成与分解
(1)合力及其分力均为作用于同一物体上的力。
(√ )
(2)合力及其分力可以同时作用在物体上。
(× )
(3)几个力的共同作用效果可以用一个力来代替。
(√ )
(4)在进行力的合成与分解时,都要应用平行四边形定则或三
角形定则。
(√ )
(5)两个力的合力一定比其分力大。
( ×)
(6)互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角
3.(2017·江门模拟)如图所示,放在斜面上的 物体受到垂直于斜面向上的力F作用始终 保持静止,当力F逐渐减小后,下列说法 正确的是 A.物体受到的摩擦力保持不变 B.物体受到的摩擦力逐渐增大 C.物体受到的合力减小 D.物体对斜面的压力逐渐减小
()
解析:对物体受力分析,受重 力、支持力、静摩擦力和力F, 如图所示: 因为物体始终静止,处于平衡状 态,合力一直为零,根据平衡条 件,有:①垂直斜面方向:F+FN=Gcos θ,Gcos θ不变, 所以F逐渐减小的过程中,FN逐渐变大,根据牛顿第三定 律,物体对斜面的压力也增加。②平行斜面方向:Ff=Gsin θ,G和 θ保持不变,故Ff保持不变,故A正确。 答案:A
C、D错误;悬绳较长时,夹角θ较小,故拉力较小,即
F1>F2,A错误,B正确。 [答案] B
[集训冲关]
1.现场卸货历来是中国南极考察队的“硬
仗”,需要利用卡特比勒车将重达25吨的货
来自百度文库
物卸载,如图所示,吊钩下有四根一样的绳
索,且四根绳索呈对称分布,每根绳索与竖
直方向的夹角均为30°,则每根绳索的拉力
约为
A.9.0×104 N
B.7.0×104 N
C.5.0×104 N
D.3.0×104 N
()
解析:货物所受绳索拉力的合力等于货物的重力,根据对 称性可知,每条绳索拉力的竖直分力Fcos 30°=14mg,解 得F≈7.0×104 N,B项正确。 答案:B
2.(2017·吉林联考)蹦床可简化为如图所示的
C.下面每个球受地面给的摩擦力均为 33mg
D.上面球对下面每个球的压力均为 66mg
解析:以四个球整体为研究对象,受力分析可得,3FN=
4mg,可知下面每个球对地面的压力均为FN=
4 3
mg,A项
正确;隔离上面球分析,由几何关系可得,3F1·36=mg,
F1=
6 6
mg,D项正确;隔离下面一个球分析,Ff=F1·
[典例] (2017·广州综合测试)如图
是悬绳对称且长度可调的自制降落
伞。用该伞挂上重为G的物体进行两次
落体实验,悬绳的长度l1<l2,匀速下降时每根悬绳的拉力大小分
别为F1、F2,则
()
A.F1<F2 B.F1>F2 C.F1=F2<G [方法点拨]
D.F1=F2>G
降落伞的悬绳对称,则各悬绳上的拉力大小相等,且各悬
F2cos θ=mgsin θ+Ff2
FN2=mgcos θ+F2sin θ
Ff2=μFN2
解得:F1=mgsin θ+μmgcos θ
F2=mgscions
θ+μmgcos θ-μsin θ
θ
故FF12=cos θ-μsin θ,B 正确。 [答案] B
[方法规律] 力的合成与分解方法的选择
力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解 题方法,一般情况下,物体只受三个力的情形下,力的效 果分解法、合成法解题较为简单,在三角形中找几何关 系,利用几何关系或三角形相似求解;而物体受三个以上 力的情况多用正交分解法,但也要视题目具体情况而定。
[集训冲关]
1.(2017·南京一模)减速带是交叉路口常见的一种交通设施,
车辆驶过减速带时要减速,以保障行人的安全。当汽车前
轮刚爬上减速带时,减速带对车轮的弹力为F,下图中弹力
F画法正确且分解合理的是
()
解析:减速带对车轮的弹力方向垂直车轮和减速带的接触 面,指向受力物体,故A、C错误;按照力的作用效果分 解,可以将F沿水平方向和竖直方向分解,水平方向的分 力产生的效果减慢汽车的速度,竖直方向上分力产生向上 运动的作用效果,故B正确,D错误。 答案:B
而变成了两根独立的绳, 是同一根绳,所以由“活结”分开
因此由“死结”分开的 两段绳子上的弹力不一
的两段绳子上弹力的大小一定相等,
定相等。
两段绳子合力的方向一定沿这两段
绳子夹角的平分线。
[典例] 如图甲所示,细绳AD跨过固定的水平轻杆BC右端 的定滑轮挂住一个质量为M1的物体,∠ACB=30°;图乙中轻 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°,在轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量 为M2的物体,求:
(2)计算法:几种特殊情况的共点力的合成。
类型 ①互相垂直
作图
②两力等大, 夹角为 θ
合力的计算 F= F12+F22
tan θ=FF12 F=2F1cosθ2 F 与 F1 夹角为θ2
③两力等大且 夹角 120°
合力与分力等大
(3)力的三角形定则:将表示两个力的图示(或示意图)保持 原来的方向依次首尾相接,从第一个力的作用点,到第二个力 的箭头的有向线段为合力。平行四边形定则与三角形定则的关 系如图甲、乙所示。
突破点(三) 对称法解决非共面力问题
在力的合成与分解的实际问题中,经常遇到物体受多个 非共面力作用处于平衡状态的情况,而在这类平衡问题中, 又常有图形结构对称的特点,结构的对称性往往对应着物体 受力的对称性。
解决这类问题的方法是根据物体受力的对称性,结合力 的合成与分解知识及平衡条件列出方程,求解结果。
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