合力与分力的概念

合力与分力的概念、力的合成与分解、平行四边形法则

2010-06-29 21:23:02|分类：高一物理|标签：|字号大中小订阅

一、教学容：

合力与分力的概念、力的合成与分解、平行四边形法则

二、考点点拨

力的合成和分解是对物体进行了受力分析后，对物体的受力必须要进行的，只有对物体进行了求分力和合力后才能确定待求解的力，确定物体的运动情况，它是物理力学阶段必须具备的一种能力，它将贯穿我们整个高中阶段，同时它也经常作为单独知识点或综合在某道题中在高考中进行考查。

三、跨越障碍

（一）矢量和标量

物理量可以分为两类：矢量、标量

矢量：既有大小又有向的物理量。例：力、速度、位移、加速度等

标量：只有大小没有向的物理量。例：路程、时间、质量等

标量在计算时遵从代数法则，直接进行加减。

（二）合力与分力

一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个

力就叫这个力的分力。

合力和分力之间是效果上的等效“替代”关系，不是简单的加减关系。

（三）平行四边形定则

共点力：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫做共点力。

求两个互成角度共点力的合力，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向，这叫做力的平行四边形定则。

平行四边形定则是矢量运算法则，所有的矢量运算都遵循此定则。

（四）力的合成

求几个已知力的合力，叫力的合成。

1、两个共线力的合成：两个力在一条直线上时，求合力直接加减，同向相加，异向相减。

2、两个不共线力的合成：两个力不在一条直线上时，求合力用平行四边形定则，分力是平行四边形

的两条邻边，合力是对角线。

此时求合力只能用平行四边形定则，而不能直接加减，此时合力的值也不等于两个分力的大小之和。

如果两个分力之间的夹角为θ

则此时两个力的合力大小为：

=

注：（1）不明确具体向的两个共点力的合力有其围：

≤≤

两个分力向相反时取最小值，向相同时取最大值。

例1、一物体受到同一平面的两个共点力，大小分别为10N、15N，则这两个力的合力为多大？

解：因为不知道两个分力的具体向关系，所以合力为一围：

≤≤5N≤≤25N

两分力向相反时最小为5N，向相同时最大为25N

（2）由公式=可以看出，当两个分力大小不变，而改变两个分力间的夹角时，的大小随着夹角的增

大而减小。

（3）对于两个分力夹角为90°时，我们也用勾股定理和三角函数关系解决相关问题。

用勾股定理

=

用三角函数关系

=×cosθ=×sinθ

=tanθ

3、物体受到两个以上的力时求合力：先合成两个力，再用这两个力的合力和其余的力依次合成。

例2、求F1、F2、F3三个力的合力，可以先求出F1、F2两个力的合力F12，再用这个合力和第三个力F3合成，最终的合力就是这三个力的合力

三个力合成时

（1）合力的最大值等于F1+F2+F3 ，如果满足≤≤，则三个力的合力的最小值就为0

（2）同一平面，三个大小相等，互成120°的力合成，合力为0

（五）力的分解

力的分解是力的合成的逆运算。我们知道，以一条对角线可以作出无数个平行四边形，所以一个力分解为两个分力时，有无数种分解的法，就有无数种解。

1、按实际效果分解：根据力产生的实际作用效果进行分解

一物体在力F的作用下向右运动，此时力F有两个作用效果：

一个效果水平向右，还有一个向上的效果，所以我们把力F分

解为一个水平向右的分力和一个竖直向上的分力。

此时的重力有两个效果，一面拉紧绳子，另一面使小球压紧墙面，所以我们把重力分解为一个沿绳

子的分力和一个垂直于墙的分力

2、正交分解法：通常力会产生两个互相垂直的作用效果，所以我们通常把力分解到两个互相垂直的

向。

斜面上的物体，重力产生的两个效果互相垂直，所以把重力分解为沿斜面和垂直于斜面两个向。例3、在图中，三角架B点用一根细绳挂一个50N的重物G，求横梁AB和斜梁BC所受的力。

解：对B点的拉力可以分解为沿AB和沿BC两个向

则沿AB的分力

=F×tan60°=50N

沿BC的分力=F/cos60°=100N

所以横梁AB受到的力为50N，斜梁BC所受到的力为100N

四、小结

本节重点要掌握的就是力的平行四边形定则，它是力的合成和分解的法则，是所有矢量都必须遵守的定则。而力的分解当中，在遵守平行四边形定则的基础上注意正交分解法的使用。

【模拟试题】

1、若两个分力的大小分别为3N、5N，其合力的可能值为（）

A、1N

B、3N

C、5N

D、9N

2、两个大小和向都确定的共点力，其合力的（）

A、大小和向都确定

B、大小确定，向不确定

C、大小不确定，向确定

D、大小和向都不确定

*3、两个共点力，一个是40N，另一个未知，合力大小为100N，则另一个未知力的大小为（）

A、20N

B、40N

C、80N

D、150N

4、物体同时受到同一平面的三个共点力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是（）

A、5N7N8N

B、5N2N3N

C、1N5N10N

D、10N10N10N

*5、两个大小恒定的共点力，合力的最大值为a，合力的最小值为b，当两个共点力互相垂直时，合力的大小为（）

A、B、C、D、

6、在单杠上做引体向上时，甲同学两手距离与肩同宽，乙同学两手间距大于肩宽，则以下说法中正

确的是（）

A、甲同学更省力

B、乙同学更省力

C、两同学一样费力

D、无法比较

7、对一个已知力F进行分解，已知下面哪一个条件，则它的解肯定是唯一的（）

A、已知一个分力的大小和向

B、已知两个分力的向

C、已知一个分力的大小和另一个分力的向

D、已知一个分力的向