物理重点知识课件及解析 5.docx

1、物理重点知识课件及解析 5第2讲力的合成与分解知识排查力的合成1.合力与分力(1)定义：几个共点力共同作用产生的效果可以用一个力来代替。物理学中就把这个力叫做那几个力的合力，原来那几个力叫做分力。(2)关系：合力和分力是等效替代的关系。2.共点力如果几个力同时作用在物体的同一点，或者它们的作用线相交于同一点的力。如下图1所示均是共点力。图13.力的合成(1)定义：求几个力的合力叫做力的合成。(2)运算法则平行四边形定则：如果以表示原来两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么，其合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线来表示。如图2甲所示。三角形定则：把两个矢量首尾相接，从而求

2、出合矢量的方法。如图2 乙所示。图2力的分解1.定义：求一个已知力的分力叫做力的分解。2.运算法则：平行四边形定则或三角形定则。3.分解方法：按力产生的效果分解；正交分解。如图3将结点O受力进行分解。图3矢量和标量1.矢量：既有大小又有方向的物理量，相加时遵从平行四边形定则。2.标量：用大小就能描述的物理量，求和时按代数法则相加。小题速练1.思考判断(1)两个分力大小一定时，两分力方向间的夹角越大，合力越小。()(2)合力一定时，两等大分力间的夹角越大，两分力越大。()(3)力的分解必须按效果进行分解。()(4)位移、速度、加速度、力和时间都是矢量。()答案(1)(2)(3)(4)2.(多选)

3、两个力F1和F2间的夹角为，两力的合力为F。以下说法正确的是()A.若F1和F2大小不变，角越小，合力F就越大B.合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大C.如果夹角不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大D.合力F的作用效果与两个分力F1和F2共同产生的作用效果是相同的答案AD3.鲁科版必修1P83T2改编大小分别为10 N和25 N的两个力，同时作用在一个物体上。下面对合力F大小的估计最恰当的是()A.F35 N B.10 NF25 NC.10 NF35 N D.15 NF35 N答案D4.鲁科版必修1P88T3改编一个竖直向下的180 N的力分解为两个分力，一个分力在水平方向

4、上并等于240 N，则另一个分力的大小为()A.60 N B.240 N C.300 N D.420 N答案C共点力的合成1.两个共点力的合成|F1F2|F合F1F2，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；当两力同向时，合力最大。2.三个共点力的合成(1)最大值：三个力共线且同向时，其合力最大，为F1F2F3。(2)最小值：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大小之和。3.力合成的方法(1)作图法(2)计算法若两个力F1、F2的夹角为，

5、如图4所示，合力的大小可由余弦定理得到：图4Ftan 。【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5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，则弓弦的夹角应为(cos 530.6)()图5A.53 B.127 C.143 D.106解析弓弦拉力的合成如图所示，由于F1F2，由几何知识得2F1cosF合，有cos0.6所以53即106，故D正确。答案D1.有两个共点力，一个力的大小是10 N，另一个力的大小是4 N，它们合力的大小可能是 ()A.40 N B.

6、25 N C.15 N D.8 N解析6 NF合14 N，只有8 N在此范围内，D项正确。答案D2.(多选)一物体静止于水平桌面上，两者之间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是()A.物体所受静摩擦力可能为2 N B.物体所受静摩擦力可能为4 NC.物体可能仍保持静止 D.物体一定被拉动解析两个2 N的力的合力范围为04 N，然后与3 N的力合成，则三力的合力范围为07 N，由于最大静摩擦力为5 N，因此可判定选项A、B、C正确，D错误。答案ABC力分解的两种常用方法1.效果分解

7、法(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向。(2)再根据两个分力方向画出平行四边形。(3)最后由三角形知识求出两个分力的大小和方向。2.正交分解法(1)选取坐标轴及正方向：正交的两个方向可以任意选取，选取的一般原则是使尽量多的力落在坐标轴上；平行和垂直于接触面；平行和垂直于运动方向。(2)分别将各力沿正交的两个方向(x轴和y轴)分解，如下图所示。(3)求各力在x轴和y轴上的分力的合力Fx和Fy，则有FxF1xF2xF3x，FyF1yF2yF3y。【例2】(多选)如图6所示，电灯的重力G10 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()图6A

8、.FA10 N B.FA10 NC.FB10 N D.FB10 N解析法一效果分解法在结点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。则FAF110 NFBF210 N，故选项A、D正确。法二正交分解法结点O受力如图所示，考虑到电灯的重力与OB垂直，正交分解OA绳的拉力更为方便。FG10 NFAsin 45FFAcos 45FB代入数值得FA10 N，FB10 N，故选项A、D正确。答案AD1.例2的拓展如图7所示，用两根承受的最大拉力相等、长度不等的细绳AO、BO(AOBO)悬挂个中空铁球，当在球内不断注入铁砂

9、时，则 ()图7A.绳AO先被拉断 B.绳BO先被拉断C.绳AO、BO同时被拉断 D.条件不足，无法判断解析依据力的作用效果将铁球对结点O的拉力分解如图所示。据图可知：FBFA。又因为两绳承受的最大拉力相同，故当在球内不断注入铁砂时，BO绳先断，选项B正确。答案B2.(2019厦门模拟)如图8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()图8A.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

10、态，合力一直为零，根据平衡条件，有：垂直斜面方向FNGcos ，Gcos 不变，所以F逐渐减小的过程中，N逐渐变大，根据牛顿第三定律，物体对斜面的压力也增加。平行斜面方向fGsin ，G和保持不变，故f保持不变，故A正确。答案A3.(多选)(2018天津理综，7)明朝谢肇淛的五杂组中记载：“明姑苏虎丘寺塔倾侧，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形，木楔的顶角为，现在木楔背上加一力F，方向如图9所示，木楔两侧产生推力FN，则()图9A.若F一定，大时FN大 B.若F一定，小时FN大C.若一

11、定，F大时FN大 D.若一定，F小时FN大解析如图所示，根据力F的作用效果，把力F分解为垂直于木楔两侧方向的分力F1、F2，则F1F2FN，由表达式可知，若F一定，越小，FN越大，A项错误，B项正确；若一定，F越大，FN越大，C项正确，D项错误。答案BC力的合成与分解在实际生活中的应用【例3】如图10所示为剪式千斤顶，是用于顶起汽车的装置。当摇动把手时，螺纹轴就迫使千斤顶的左右两臂靠拢，同时抬起重物。汽车对千斤顶的压力F1.0105 N。设当千斤顶两臂间的夹角为120时，其两臂受到的压力为F；若继续摇动把手，将汽车顶起，两臂受到的压力将怎样变化 ()图10A.F1.0105 N，变小 B.F1

12、.0105 N，变大C.F2.0105 N，变大 D.F0.5105 N，变小解析如图将汽车对千斤顶的压力F沿两臂分解为F1、F2，根据对称性可知，两臂受到的压力大小相等。即F1F2F。由2Fcos F得，F1.0105 N，C、D错误；继续摇动把手，两臂靠拢，夹角减小，由F分析可知，F不变，当减小时，cos 增大，F减小，B错误，A正确。答案A1.(2019江西萍乡二模)刀、斧、凿等切削工具的刃部叫做劈，如图11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

13、，不计斧头的自身重力，则劈的侧面推压木柴的力约为()图11A. F B. F C. F D. F解析斧头劈木柴时，设两侧面推压木柴的力分别为F1、F2且F1F2，利用几何三角形与力的三角形相似有，得推压木柴的力F1F2F，所以B正确，A、C、D错误。答案B2.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12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()图12A. B. C. D. 解析如图所示，对第1个石块进行受力分析，由几何关系知60，所

14、以有N21N31sin 60，故选项B正确。答案B“活结”与“死结”模型模型概述1.“死结”：理解为绳子的结点是固定的，“死结”两侧的是两根独立的绳，两个弹力不一定相等。2.“活结”：理解为绳子的结点可以移动，一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。“活结”两侧的两个弹力一定相等，它们合力的方向一定沿两绳的角平分线。高考示例请判别哪个是“死结” 哪个是“活结”？)(2017天津卷，8)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，(多选)(2016全国卷，19)如图，一光滑的轻滑轮用细绳OO悬挂于O点；(2016全国卷，14)质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花

15、板上。(2016全国卷，17)如图，两个轻环a和b套在位于竖直面内的一段固定圆弧上【例4】 (多选)(2017天津卷，8)如图13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()图13A.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，则衣架悬挂点右移解析设两杆间距离为d，绳长为l，Oa、Ob段长度分别为la和lb，则llalb，两部分绳子与竖直方向夹角分别为和，受力分析如图所示。绳子中各部

16、分张力相等，FaFbF，则。满足2Fcos mg，dlasin lbsin lsin ，即sin ，F，d和l均不变，则sin 为定值，为定值，cos 为定值，绳子的拉力保持不变，故选项A正确，C错误；将杆N向右移一些，d增大，则sin 增大，cos 减小，绳子的拉力增大，故选项B正确；若换挂质量更大的衣服，d和l均不变，绳中拉力增大，但衣服的位置不变，选项D错误。答案AB1.(2019山西太原调研)如图14所示，轻绳OA一端固定在天花板上，另一端系一光滑的圆环，一根系着物体的轻绳穿过圆环后，另一端固定在墙上B点，且OB处于水平。现将A点缓慢沿天花板水平向右移动，且OB段的轻绳始终保持水平，则

17、OA、OB段轻绳所受的拉力的大小TA、TB的变化情况是()图14A.TA增大，TB不变 B.TA、TB均不变C.TA不变，TB增大 D.TA、TB均减小解析因为圆环光滑，则OC、OB段轻绳所受的拉力的大小TC、TB始终相等，且等于物体的重力。又OB段轻绳始终保持水平，OC段轻绳始终保持竖直，则A点缓慢右移，圆环也随之右移，角不变，由平衡条件可知OA段绳上所受的拉力不变。选项B正确。答案B2.(多选)如图15所示，轻杆BC一端用铰链固定于墙上，另一端有一小滑轮C，重物系一绳经C固定在墙上的A点，滑轮与绳的质量及摩擦均不计，若将绳一端从A点沿墙稍向上移，系统再次平衡后，则()图15A.绳的拉力增大

18、B.轻杆受到的压力减小，且杆与AB的夹角变大C.绳的拉力大小不变D.轻杆受的压力不变解析对C进行受力分析如图所示，根据力的平衡条件和对称性可知FACFCDG。A点上移后绳上拉力大小不变，一直等于重物的重力，故选项A错误，C正确；A点上移后AC与CD的夹角变大，则合力变小，即轻杆受到的压力减小，方向沿杆方向并且沿ACD的角平分线，根据几何知识知BCD变大，即杆与AB夹角变大，则选项B正确，D错误。答案BC课时作业(时间：30分钟)基础巩固练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

19、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解析合力与分力是等效替代的关系，即合力的作用效果与那几个分力的共同作用效果相同，合力可以替代那几个分力，但不能认为合力与分力同时作用在物体上，选项A、C正确，B错误；力是矢量，所以求合力时遵守平行四边形定则，选项D正确。答案ACD2.一体操运动员倒立并静止在水平地面上，下列图示姿势中，沿手臂的力F最大的是()解析将人所受的重力按照效果进行分解，由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大，故D正确。答案D3.(2019广东肇庆模拟)如图1所示，被轻绳系住静止在光滑斜面上的小球，若

20、按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G，则G的两个分力的方向分别是图中的 ()图1A.1和4 B.3和4 C.2和4 D.3和2解析小球的重力产生两个效果，一是拉伸绳子，二是压紧斜面，故应按这两个方向分解，分别是3和4，故B正确，A、C、D错误。答案B4.(多选)(2019海南昌江模拟)下图中按力的作用效果分解正确的是()解析对B项图，物体的重力按效果分解成垂直接触面的力与垂直挡板的力，如图甲所示，故B错误； 甲乙对C项图，按照力的作用效果，拉力分解成如图乙所示，故C错误；A、D图中力的分解是正确的。答案AD5.(2019贵州安顺模拟)蹦床可简化为如图2所示的完全相同的网绳构成的正方形，点O

21、、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()图2A. B. C. D. 解析设每根网绳的拉力大小为F，对结点O有4Fcos 60F0，解得F，选项B正确。答案B6.三个共点力大小分别是F1、F2、F3，关于它们合力F的大小，下列说法正确的是()A.F大小的取值范围一定是0FF1F2F3B.F至少比F1、F2、F3中的某一个力大C.若F1F2F3368，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零D.若F1F2F3

22、362，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零解析三个大小分别是F1、F2、F3的共点力合成后的最大值一定等于F1F2F3，但最小值不一定等于零，只有当某一个力的大小在另外两个力的大小的和与差之间时，这三个力的合力才可能为零，选项A、B、D错误，C正确。答案C7.如图3所示是两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角的关系图象，则这两个分力的大小分别是()图3A.1 N和4 N B.2 N和3 NC.1 N和5 N D.2 N和4 N解析设两个力分别为F1、F2，F1F2，当两个力的夹角为180时，合力为1 N，即F1F21 N。当两个力的夹角为0时，合力为5 N，即F1F25 N，解得

23、F13 N，F22 N，故A、C、D错误，B正确。答案B8.(2019黄石模拟)如图4所示，AB是半圆的直径，O为圆心，P点是圆上的一点，在P点作用了三个共点力F1、F2、F3。若F2的大小已知，则这三个力的合力为()图4A.F2 B.2F2 C.3F2 D.4F2解析以F1、F3为邻边作平行四边形，由几何特征，可知平行四边形是矩形，则合力F132F2，故F1、F2、F3的合力F3F2，C正确。答案C9.如图5所示，某钢制工件上开有一个楔型凹槽，凹槽的截面是一个直角三角形，三个角的度数分别是A30，B90，C60。在凹槽中放有一个光滑的金属球，当金属球静止时，金属球对凹槽的AB边的压力为F1、

24、对BC边的压力为F2，则的值为()图5A. B. C. D. 解析将金属球的重力mg沿着垂直于AB边和垂直于BC边分解，F1mgcos 30，F2mgsin 30，所以，选项C正确。答案C综合提能练10.(2019贵州六盘水模拟)实际生活中常常利用如图6所示的装置将重物吊到高处。现有一质量为M的同学欲将一质量也为M的重物吊起，已知绳子在水平天花板上的悬点与定滑轮固定点之间的距离为L，不计滑轮的大小、滑轮与绳的重力及滑轮受到的摩擦力。当该同学把重物缓慢拉升到最高点时，动滑轮与天花板间的距离为()图6A. L B. L C. L D. L解析当该同学把重物缓慢拉升到最高点时，绳子的拉力等于人的重力

25、，即为Mg，而重物的重力也为Mg，设绳子与竖直方向的夹角为，可得2Mgcos Mg，则60，此时动滑轮与天花板的距离为dL，所以A正确，B、C、D错误。答案A11.如图7所示，物体静止于光滑水平面M上，水平恒力F1作用于物体，现要使物体沿着OO方向做直线运动(F1和OO都在M平面内)。那么必须同时再加一个力F2，则F2的最小值是()图7A.F1cos B.F1sin C.F1tan D. 解析要使物体沿OO方向做直线运动，则物体受到的合力F沿OO方向，如图，由三角形定则知，当F2方向垂直OO时，F2有最小值，为F2F1sin ，故B正确，A、C、D错误。答案B12.当人体直立时，颈椎所承受的压

26、力等于头部的重量；但当低头时，颈椎受到的压力会随之变化。现将人低头时头颈部简化为如图8所示的模型：重心在头部的P点，颈椎OP(轻杆)可绕O转动，人的头部在颈椎的支持力和沿PA方向肌肉拉力的作用下处于静止。假设低头时颈椎OP与竖直方向的夹角为45，PA与竖直方向的夹角为60，此时颈椎受到的压力约为直立时颈椎受到的压力的(1.414，1.732)()图8A.4.2倍 B.3.3倍 C.2.8倍 D.2.0倍解析设头部的质量为m，当人体直立时，颈椎所受的压力Fmg；当低头时，设颈椎所受到的压力为F1，以P点为研究对象，受力分析如图所示，由正弦定理得，解得F13.3mg，选项B正确。答案B13.如图9

27、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弹丸的最大作用力为()图9A.kL B.2kL C. kL D. kL解析根据胡克定律知，每根橡皮条的弹力F弹k(2LL)kL。设此时两橡皮条的夹角为，根据几何关系知sin。根据力的平行四边形定则知，弹丸被发射过程中所受的最大作用力F2F弹cos2F弹F弹kL。选项D正确。答案D14.(多选)如图10所示，F1、F2合力方向竖直向下，若保持F1的大小和方向都不变，保持F2的大小不变，而将F2的方向在竖直平面内转过60角，合力的方向仍竖直向下，则下列说法正确的是 ()图10A.F1一定大于F2 B.F1可能小于F2C.F2的方向与水平面成30角 D.F1的方向与F2方向成60角解析由于合力始终向下，可知F2与F2的水平分力相同，故F2与F2关于水平方向对称，所以F2与水平方向成30角，设F1与竖直方向成。对各力进行分解可得：F1sin F2cos 30，F1cos F2sin 30，解得F1F2，选项A、C正确。答案AC