高中物理:力的合成和分解
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高中所有物理公式整理【高中物理力的合成与分解公式知识点归纳】
1.同一直线上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
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高中物理中的力的分解与合成问题力的分解与合成问题在高中物理中是一个重要的概念。
力的分解是指将一个力分解成若干个部分力,而力的合成是指将两个或多个力合成为一个力。
这两个问题的理解和掌握对于解决实际物理问题非常关键。
本文将重点讨论力的分解与合成问题的基本概念、相关公式以及一些应用。
一、力的分解问题力的分解是将一个力分解成若干个部分力的过程。
这个过程可以帮助我们分析和解决复杂的物理问题。
下面以一个简单的例子来说明力的分解的概念和应用。
假设有一个物体受到了一个斜向上的力F,我们需要将这个力分解成沿着x轴和y轴的两个分力Fx和Fy。
根据三角函数的性质,我们可以得到以下公式:Fx = F * cosθFy = F * sinθ其中,θ表示力F与x轴的夹角。
通过力的分解,我们可以将复杂的斜向力问题转化为两个独立的力问题,从而更加方便地进行计算和分析。
此外,力的分解也有助于我们理解力对物体运动的影响。
二、力的合成问题力的合成是指将两个或多个力合成为一个力的过程。
这个过程可以帮助我们了解多个力共同作用下的结果。
下面以一个简单的例子来说明力的合成的概念和应用。
假设有两个力F1和F2,我们需要将它们合成为一个合力F。
根据平行四边形法则,我们可以得到以下公式:F = √(F1^2 + F2^2 + 2F1F2cosθ)其中,θ表示力F1与力F2之间的夹角。
通过力的合成,我们可以将多个力合并为一个合力,从而便于我们分析和计算物体的运动状态。
力的合成在解决斜面运动、平衡力等问题中起到重要作用。
三、力的分解与合成问题的应用力的分解与合成问题在物理学中有广泛的应用。
下面介绍两个具体的应用例子。
1. 斜面运动问题对于一个物体在倾斜角度为θ的斜面上滑动的情况,重力可以分解为沿斜面和垂直斜面方向上的两个分力,分别记为F∥和F⊥。
通过力的分解,我们可以计算出物体在斜面上滑动的加速度,并进一步解决相关问题。
2. 平衡力问题在平衡力问题中,我们需要求解一个物体所受合力为零的情况。
力的合成与分解一.合力与分力一个力,如果它产生的效果与几个力的共同作用效果相同,则这个力叫做那几个力的合力,那几个力叫这一个力的分力.合力与分力之间是等效替代关系. 二.力的合成1.合成法则:平行四边形定则或三角形定则.2.同一直线上的力合成,选定一个正方向,与正方向相同的力为正,与正方向相反的力为负.即可将矢量运算转化为代数运算求合力. 3.互成角度的两力F 1、F 2的合成①作图法:选定合适的标度,以F 1、F 2为两邻边作平行四边形,两邻边之间的对角线即为所求.根据标度,用刻度尺量出合力的大小,用量角器量出合力与任意分力的夹角φ.②计算法:若以F 1、F 2为邻边作平行四边形后,F 1、F 2夹角为θ,如图所示,利用余弦定理得合力大小2212122cos F F F F F θ=++合力F 方向与分力F 1的夹角φ ,121sin tan cos F CDOD F F θϕθ==+【讨论】a .若θ=0°,则F = F 1+F 2 ;若θ=90°,则2212F F F =+,若θ=180°,则F = |F 1-F 2|;若θ=120°,且F 1=F 2,则F = F 1=F 2.b .共点的两个力合力的大小范围是 |F 1-F 2| ≤ F 合≤ F 1+F 2,当两力夹角θ在0~180范围内变化时,两分力大小一定时,F 合随两力间夹角的增大而减小.c .合力可能比分力大,也可能比分力小,也可能等于分力. (4)多个共点力的合成方法依据平行四边形定则先求出任意两个力的合力,再求该合力与第三个力的合力,依次类推,求完为止.也可以先正交分解后合成的方法. 2.力的合成与分解F 1F 2F Oθ φA DC2F4F3F OF 5F6F(1)求几个力的合力的过程叫做力的合成,反之,求一个力的分力的过程叫做力的分解.(2)平行四边形定则:两个力合成时,以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代表合力的大小和方向(如图所示).(3)力的合成与分解都遵从平行四边形定则.(4)力的合成唯一,而力的分解一般不是唯一.二.力的分解(1)力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则或三角形定则.(2)两个力的合力唯一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分解为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解.(3)力分解时有解、无解的讨论①已知合力F的大小与方向,两个分力的方向,则两个分力的大小有唯一确定解.②已知合力F的大小与方向,一个分力的大小和方向,另一分力的大小与方向有唯一确定解.③已知合力和一个分力F1的大小与另一个分力F2的方向,求分力F1的方向和分力F2的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一.如图所示,已知F、α(F1与F的夹角)和F2的大小.这时有四种情况,下面采用图示法和三角形知识进行分析.从力F的端点O作出力F1的方向,以F的矢端为圆心,用分力F2的大小为半径作圆.a.当F 2<F sinα 时,圆与F1无交点,说明此时无解,如上图a所示.b.当F 2=F sinα 时,圆与F1相切,说明此时有一解,如上图b所示.c.当F sinα<F 2<F时,圆与F1有两个交点,说明此时有两解,如上图c所示.d.当F 2≥F时,圆与F1有一个交点,说明此时有一解,如上图d所示.3.矢量和标量既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则(或三角形定则)的物理量叫做矢量.只有大小没有方向,求和时按照算术法则相加的物理量叫做标量.三.正交分解把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法.如图所示,将力F沿x和y两个方向分解,则F x=F cosθ,Fy=F sinθ22x yF F F=+tanθ=yxFF(θ为F与x轴的夹角)例题1.六个共点力的大小分别为F、2F、3F、4F、5F、6F,相邻两力间的夹角均为60°,如图2-3-3所示.试确定它们的合力的大小和方向.【参考答案】6F【试题解析】本题若将六个共点力依次逐步合成,无论是计算法还是作图法,都相当繁琐.然而,仔细研究这六个共点力的特点,则不难发现其中的奥秘——同一直线上的两个力的合力均为3F,利用这一点将可大大简化求解过程.先将六个共点力中在同一直线上的力两两合成,可得图2-3-4.再根据平行四边形定则,将两侧的两个3F 合成,它们的合力应与中间的3F重合.从而,最终可求得这六个力的合力为6F,方向与大小为5F的那个力同向例题2.如图下所示,有五个力作用于同一点O,表示这五个力的有向线段恰分别构成一个正六边形的两条邻边和三条对角线.已知F1=10N,则这五个力的合力大小为N.2F4F3FOF5F6F图13F3F3F图2O【参考答案】30N【试题解析】利用平行四边形定则求解,将F 5与F 2、F 4与F 3合成,作出平行四边形如图所示,它们的对角线对应的力的大小均等于F 1,这五个力的合力大小为3F 1=30N .故这五个力的合力大小为3F 1=30N .例题3.图是压榨机的原理示意图,B 为固定铰链,A 为活动铰链,在A 处作用一水平力F ,滑块C 就以比F 大得多的压力压物体D .已知图中l =0.5m ,b =0.05m ,F =200N ,C 与左壁接触面光滑,D 受到的压力多大?(滑块和杆的重力不计)【参考答案】1000N【试题解析】力F 的作用效果是对AB 、AC 两杆沿杆向产生挤压作用,因此可将F 沿AC 、AB 方向分解为F 1、F 2,如图(a )所示,则12cos F F α=.力F 2的作用效果是使滑块C 对左壁有水平向左的挤压作用,对物体D 有竖直向下的挤压作用.因此可将F 2沿水平方向和竖直方向分解为F 3、F 4,如图(b )所示,则物体所受的压力为41sin tan 2F F F αα==.由图可知1005.05.0tan ===b l α,且F =200N ,故F N =1000 N .例题 4.如图是拔桩架示意图.绳CE 水平,CA 竖直,已右绳DE 与水平方向成α角;绳BC 与竖直方向成β角.若在E 点施加竖直向下的大小为F 的拉力作用,求CA 绳向上拔桩的力的大小.【参考答案】F 3 = F cot αcot β【试题解析】将F 分解为沿DE 方向的分力F 1和沿CE 方向的分力F 2,如图(a )所示.再将CE 的拉力F 2分解为沿BC 、AC 方向的分力F 4、F 3,如图(b )所示.由几何关系得到:F 2 = F cot α,F 3 = F 2cot β,所以F 3 = F cot αcot β.这就是CA 拔桩的拉力大小.例题4.在同一平面内共点的四个力F 1、F 2、F 3、F 4的大小依次为19N 、40N 、30N 和15N ,方向如图所示,求它们的合力.【参考答案】 【试题解析】F 2F 1F 3F 437°106°F α β DEC B A例题6.如图所示,用跟水平方向成α角的推力F推重量为G的木块沿天花板向右运动,木块和天花板间的动摩擦因数为μ,求木块所受的摩擦力大小.【参考答案】μ(F sinα-G)【试题解析】如图所示,先将推力F沿水平方向和竖直方向分解,则其竖直方向的分力为F2=F sinα,从而天花板对木块的压力为F N= F2-G =F sinα-G,因此木块所受的摩擦力为F f =μF N=μ(F sinα-G)1.探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理,其等效性是指()A.使两分力与合力满足平行四边形定则B.使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合C.使两次橡皮筋伸长的长度相等D.使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变【参考答案】B【试题解析】2.F1、F2是力F的两个分力.若F=10 N,则下列不可能是F的两个分力的是()A.F1=10 N F2=10 N B.F1=20 N F2=20 NC.F1=2 N F2=6 N D.F1=20 N F2=30 N【参考答案】C【试题解析】合力F和两个分力F1、F2之间的关系为|F1-F2|≤F≤|F1+F2|,则应选C.3.小小东同学在体育课上做单杠练习时,两臂伸直,双手平行握住单杠,之后逐渐增大双手间的距离,如右图所示,此过程中小东同学手臂上拉力的变化情况为()A.逐渐变小B.逐渐变大C.先变大后变小D.先变小后变大【参考答案】B【试题解析】人体受手臂的两个拉力和本身的重力作用,处于平衡状态,两个拉力的合力与重力属于二力平衡,则两者必然大小相等、方向相反.如右图所示,在小东同学两臂伸直、逐渐增大双手间距的过程中,重力G 一定,可以判断手臂的两个拉力的合力F合不变,由于两个手臂之间的夹角增大,而合力不变,所以拉力逐渐变大.正确答案是B.4.如右图所示,两个共点力F1、F2的大小一定,夹角θ是变化的,合力为F.在θ角从0逐渐增大到180°的过程中,合力F的大小变化情况()A.从最小逐渐增加B.从最大逐渐减小到零C.从最大逐渐减小D.先增大后减小【参考答案】C【试题解析】θ=0°时,F1、F2同向,合力最大,而θ=180°时,F1、F2反向,合力最小,但不一定为零1.关于合力与分力,下列说法正确的是()A.合力的大小一定大于每一个分力的大小B.合力的大小至少大于其中一个分力C.合力的大小可以比两个分力都大,也可以比两个分力都小D.合力不能与其中一个分力相等【参考答案】C【试题解析】合力既可以比每一个分力都大,也可以比每个分力都小,还可以与其中一个分力相等,C项正确.2.两个力F1和F2间的夹角为θ,两个力的合力为F.以下说法正确的是()A.若F1和F2大小不变,θ角越小,合力F就越大B.合力F总比分力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可能比分力中的任何一个力都小【参考答案】AD【试题解析】力的合成是矢量合成,不仅要考虑大小还要考虑方向,由平行四边形定则可知A、D正确3.两个共点力的大小均为8 N,如果要使这两个力的合力大小也是8 N,则这两个共点力间的夹角应为() A.30°B.60°C.90° D.120°【参考答案】D【试题解析】4.两个共点力F1与F2的合力大小为6 N,则F1与F2的大小可能是()A.F1=2 N,F2=9 N B.F1=4 N,F2=8 NC.F1=1 N,F2=8 N D.F1=2 N,F2=1 N【参考答案】B【试题解析】由于合力大小为:|F1-F2|≤F≤F1+F2,通过对各项合力范围分析可知B正确5.如图所示,两根相同的橡皮绳OA、OB,开始时夹角为0°,在O点处打结吊一重50 N的物体后,结点O刚好位于圆心.今将A、B分别沿圆周向两边移至A′、B′,使∠AOA′=∠BOB′=60°,欲使结点仍在圆心处,则此时结点处应挂多重的物体?【参考答案】25N【试题解析】由于结点O的位置不变,两根橡皮绳的另一端分别沿圆周移动,所以橡皮绳的长度不变,其拉力大小不变.设AO、BO并排吊起重物时,橡皮绳的弹力均为F,其合力大小为2F,该合力与重物的重力平衡,所以F=G2=502N=25 N.当橡皮绳移到A′、B′时,由于A′O、B′O的夹角为120°,作出力的平行四边形如图所示,由图可知:F′=F=25 N,所以此时结点处应挂重25 N的物体.1.某同学在单杠上做引体向上,在下列选项中双臂用力最小的是()【参考答案】B【试题解析】两分力一定,夹角越大,合力越小;合力一定,夹角越大分力越大2.如图所示,是两个共点力的合力F跟它的两个分力之间的夹角θ的关系图象,则这两个力的大小分别是()A.1 N和4 NB.2 N和3 NC.1 N和5 ND.2 N和4 N【参考答案】B【试题解析】由图象可知:当两分力的夹角为0°时,合力为5 N,即F1+F2=5 N,当两分力的夹角为180°时,合力为1 N,即|F1-F2|=1 N,由二式解得F1=3 N,F2=2 N或F1=2 N,F2=3 N,故选B.3.一根细绳能承受的最大拉力是G,现把一重为G的物体系在绳的中点,分别握住绳的两端,先并拢,然后缓慢地左右对称地分开,若要求绳不断,则两绳间的夹角不能超过()A.45°B.60°C.120° D.135°【参考答案】C【试题解析】由于细绳是对称分开的,因而两绳的拉力相等,为保证物体静止不动,两绳拉力的合力大小等于G,随着两绳夹角的增大,两绳中的拉力增大,当两绳的夹角为120°时,绳中拉力刚好等于G.故C正确,A、B、D 错误.4.如图3-4-14所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到F1、F2和摩擦力作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N,F2=2 N.若撤去F1,则木块在水平方向受到的合力为()A.10 N,方向向右B.6 N,方向向右C.2 N,方向向左D.零【参考答案】D【试题解析】F1、F2同时作用时,F1、F2的合力为8 N,此时静摩擦力为8 N,撤去F1后,木块在F2作用下一定处于静止,此时静摩擦力为2 N,则木块受到的合力为零,故D对5.有三个力作用在同一个物体上,它们的大小分别为F1=30 N,F2=40 N,F3=50 N,且F1的方向与F2的方向垂直,F3的方向可以任意改变,则这三个力的合力()A.最大值为120 N B.最大值为100 NC.最小值为0 D.最小值为20 N【参考答案】BC【试题解析】F1与F2的合力大小是确定的,为302+402N=50 N.它与F3的合力情况,最大值为100 N,最小值为0.11.如图3-4-20所示,一名骑独轮车的杂技演员在空中钢索上表演,如果演员和独轮车的总质量为80 kg,两侧的钢索互成150°夹角,求钢索所受拉力有多大?(cos75°=0.259,g取10 N/kg)【参考答案】1544 N【试题解析】设钢索的拉力大小为F,则演员两侧的钢索的合力与演员和独轮车的总重力等大反向.作出拉力与其合力的平行四边形为一菱形,如图所示,据几何知识可知G2=F cos75°所以拉力F=G2cos75°=80×102×0.259N=1544 N.12.如图所示,一条小船在河中向正东方向行驶,船上挂起一风帆,帆受侧向风作用,风力大小F1为100 N,方向为东偏南30°,为了使船受到的合力能恰沿正东方向,岸上一人用一根绳子拉船,绳子取向与河岸垂直,求出风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力F2的大小.【参考答案】50 3 N50 N【试题解析】如图所示,以F1、F2为邻边作平行四边形,使合力F沿正东方向,则F=F1cos30°=100×32N =50 3 N.F2=F1sin30°=100×12N=50 N11.用一根长1 m的轻质细绳将一幅质量为1 kg的画框对称悬挂在墙壁上.已知绳能承受的最大张力为10 N.为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g取10 m/s2)()A.32m B.22mC.12m D.34m【参考答案】A【试题解析】画框处于平衡状态,所受合力为零,绳能承受的最大拉力等于画框的重力,根据力的平行四边形定则,两绳间的夹角为120°,则两个挂钉间的最大距离为32m,A正确第四节摩擦力例题1.关于摩擦力的产生,下列说法中正确的是()A.相互压紧的粗糙物体间一定有摩擦力B.有相对运动或有相对运动趋势的物体间一定有摩擦力C.相互压紧并运动的物体间一定有摩擦力作用D.只有相互压紧和发生相对运动(或有相对运动趋势)的物体间才可能有摩擦力的作用【参考答案】D【试题解析】要产生摩擦力,首先要有弹力,其次要接触面不光滑,还要有相对运动或有相对运动趋势,故只有D正确例题2.如图所示,有一重力不计的方形容器,被水平力F压在竖直的墙面上处于静止状态,现缓慢地向容器内注水,直到将容器刚好盛满为止,在此过程中容器始终保持静止,则下列说法中正确的是() A.容器受到的摩擦力不变B.容器受到的摩擦力逐渐增大C.水平力F可能不变D.水平力F必须逐渐增大【参考答案】BC【试题解析】容器处于平衡状态,在竖直方向上重力与摩擦力平衡,盛满水前墙面对容器的静摩擦力一直增大,如果一直没有达到正压力F作用下的最大静摩擦力,则水平力F可能不变,选项B、C正确.例题3装修工人在搬运材料时施加一个水平拉力将其从水平台面上拖出,如图所示,则在匀速拖出的过程中()A.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,摩擦力逐渐减小B.材料与平台之间的接触面积逐渐减小,拉力逐渐减小C.平台对材料的支持力逐渐减小,摩擦力逐渐减小D.材料与平台之间的动摩擦因数不变,支持力也不变,因而工人拉力也不变【参考答案】D【试题解析】匀速拉动的过程只能持续到重心离开台面的瞬间,材料的重心在台面上,故材料对台面的压力不变,故材料受到的支持力不变,故C错误;而在拉动过程中动摩擦因数不变,由F=μF N可知摩擦力是不变的,故A、B错误;因为材料做匀速直线运动,摩擦力不变,所以工人的拉力是不变的,故D正确例题4.如右图所示A为长木板,上表面粗糙,在水平面上以速度v1向右匀速运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右匀速运动,下列判断正确的是()A.若是v1=v2,A、B之间无滑动摩擦力B.若是v1>v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力C.若是v1<v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力D.若是v1>v2,A受到了B所施加向左的滑动摩擦力【参考答案】ABD【试题解析】若v1=v2,则A、B间无相对运动,故A正确;若v1>v2,则B相对于A向左运动,故B受到向右的滑动摩擦力,A相对于B向右运动,A受到向左的滑动摩擦力,故B、D正确;如果v1<v2,则B相对A向右运动,B受到向左的滑动摩擦力,所以C错误.例题5.质量为2 kg的物体静止在水平地面上,如图所示,物体与地面间的动摩擦因数为0.5,最大静摩擦力与滑动摩擦力视为相等,给物体一水平推力F.(取g=10 N/kg)(1)当推力大小为5 N时,地面对物体的摩擦力是多大?(2)当推力大小为12 N时,地面对物体的摩擦力是多大?(3)物体运动过程中突然把推力去掉,此时地面对物体的摩擦力是多大?【参考答案】(1)5 N(2)10 N(3)10 N【试题解析】在地面上,F N=mg,则滑动摩擦力(即最大静摩擦力F max)大小为F max=μF N=μmg=0.5×2×10 N=10 N.(1)当推力F=5 N时,F<F max,物体静止,则由二力平衡知:地面对物体的静摩擦力的大小F静=F=5 N.(2)当推力F=12 N时,F>F max,物体滑动.则地面对物体的滑动摩擦力的大小F滑=μF N=μmg=10 N.(3)物体运动过程中突然把推力去掉,地面对物体的摩擦力为滑动摩擦力,其大小F滑′=10 N.1.下列说法中不正确的是()A.相互接触并有相对运动的两物体间必有摩擦力B.两物体间有摩擦力,则其间必有弹力C.两物体间有弹力,则其间不一定有摩擦力D.两物体间无弹力,则其间必无摩擦力【参考答案】C【试题解析】A、相互接触并有挤压,且相对运动的两粗糙物体间必有摩擦力.故A错误;B、弹力产生的条件:相互接触挤压;摩擦力产生的条件:接触面粗糙;相互接触挤压;有相对运动或相对运动趋势.可见,有摩擦力,必有弹力;有弹力,不一定有摩擦力,故B错误,C正确;D、静止的物体可能受到滑动摩擦力,比如正在地面上滑行的物体,地面受到滑动摩擦力,但是静止的,故D错误.2.关于静摩擦力,下列说法中不正确的是()A.两个运动的物体之间可能有静摩擦力的作用B.静摩擦力的方向总是与物体相对运动趋势的方向相反C.当认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力时,但不可以用F=μF N计算静摩擦力D.静摩擦力的大小与接触面的性质及正压力有关【参考答案】C【试题解析】A、两个表面粗糙的物体,只要直接接触产生弹性形变,且有相对运动或相对运动趋势,就会产生静摩擦力.故A错误.B、静摩擦力的方向总是与物体的相对运动趋势方向相反.故B错误,C正确.D、一个条件确定的接触面而言,静摩擦力的大小是根据平衡条件来确定,是变化的,而最大静摩擦力是一定的.故D错误.3.如图所示,物体在水平向左拉力F1和水平向右拉力F2作用下,静止于水平地面上,则物体所受摩擦力F f的大小和方向为()A.F1>F2时,F f=F1-F2,方向水平向左B.F1<F2时,F f=F2-F1,方向水平向右C.F2=F1,F f=0D.根据摩擦力计算公式可知,F f为定值μmg【参考答案】C【试题解析】A、F1>F2时,物体有向左运动的趋势,Ff=F1-F2,方向水平向右,A错误;B、F1<F2时,物体有向右运动的趋势,Ff=F2-F1,方向水平向左,B错误;C、F2=F1时物体受力已经平衡,摩擦力Ff=0,C正确;D、f=μN是滑动摩擦力公式,此处物体静止,受的是静摩擦力,要根据二力平衡求解,D错误;4.如图所示,在μ=0.1的水平面上向右运动的物体,质量为20 kg,在运动过程中,还受到一个水平向左大小为10 N的拉力F作用,则物体受到滑动摩擦力为(g取10 N/kg)()A.10 N,水平向右B.10 N,水平向左C.20 N,水平向右D.30 N,水平向左【参考答案】【试题解析】滑动摩擦力的大小f=μFN=0.1×20×10N=20N,方向与相对运动方向相反,所以为水平向左.物体的受力如图,则F合=f+F=μmg+F=20+10N=30N,方向水平向左.1.关于由滑动摩擦力公式推出的μ=FF N,下列说法正确的是()A.动摩擦因数μ与摩擦力F成正比,F越大,μ越大B.动摩擦因数μ与正压力F N成反比,F N越大,μ越小C.动摩擦因数μ与摩擦力F成正比,与正压力F N成反比D.动摩擦因数μ的大小由两物体接触面的情况及材料决定【参考答案】D【试题解析】动摩擦因数只与两物体的材料及接触面的粗糙程度有关,与F N的大小及F的大小等无关2.下列关于摩擦力的说法正确的是()A.受到静摩擦力作用的物体一定是静止的B.受到滑动摩擦力作用的物体一定是运动的C.静摩擦力可以是动力,而滑动摩擦力只能是阻力D.摩擦力可以是动力,也可以是阻力【参考答案】D【试题解析】静摩擦力发生在相对静止的物体之间,滑动摩擦力发生在相对运动的物体之间,这里所说的“相对静止”和“相对运动”是分别以这两个物体为参考系而言的,若以其他物体为参考系,则可能都是静止的,也可能都是运动的.而摩擦力阻碍的也是物体间的相对运动和相对运动趋势,若以其他物体为参考系,摩擦力可能是动力,也可能是阻力3.有关滑动摩擦力的下列说法中,正确的是()A.有压力就一定有滑动摩擦力B.有滑动摩擦力就一定有压力C.滑动摩擦力总是与接触面上的正压力垂直D.滑动摩擦力的大小与物体所受重力成正比【参考答案】BC【试题解析】本题考查滑动摩擦力的产生、大小和方向.由滑动摩擦力的产生条件可知,选项A错误,选项B 正确.滑动摩擦力的方向与接触面相切,而正压力的方向垂直于接触面,所以滑动摩擦力的方向总是与两物体的接触面间的正压力垂直,故选项C正确.滑动摩擦力的大小跟压力的大小成正比,但压力的大小不一定等于物体的重力,故选项D错误.因此本题的答案为B、C.4.在日常生活中,经常遇到与摩擦力有关的问题.你认为下列说法中错误的是()A.人走路时,会受到静摩擦力作用;在水平面静止不动时,不受摩擦力作用B.消防队员双手握住竖立的竹竿匀速攀上时,所受的摩擦力的方向是向下的;匀速滑下时,所受的摩擦力的方向是向上的C.将酒瓶用手竖直握住停留在空中,当再增大手的用力,酒瓶所受的摩擦力不变D.在结冰的水平路面上撒些盐,只是为了人走上去不易滑倒【参考答案】BD【试题解析】无论沿竿是匀速攀上还是滑下,摩擦力的方向都是向上的.在结冰的水平路面上撒些盐,一是为了人走上去不易滑倒,二是使冰雪融化得快5.如右图所示A为长木板,上表面粗糙,在水平面上以速度v1向右匀速运动,物块B在木板A的上面以速度v2向右匀速运动,下列判断正确的是()A.若是v1=v2,A、B之间无滑动摩擦力B.若是v1>v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力C.若是v1<v2,B受到了A所施加向右的滑动摩擦力D.若是v1>v2,A受到了B所施加向左的滑动摩擦力【参考答案】ABD【试题解析】若v1=v2,则A、B间无相对运动,故A正确;若v1>v2,则B相对于A向左运动,故B受到向右的滑动摩擦力,A相对于B向右运动,A受到向左的滑动摩擦力,故B、D正确;如果v1<v2,则B相对A向右运动,B受到向左的滑动摩擦力,所以C错误.6.如下图所示,下列关于它们的接触面间有无摩擦力的判断中错误的是()A.图(a)中木块A与木板接触,但木板A与木板没有相对运动趋势,因此木板对木块A没有静摩擦力B.图(b)中木块A与木块接触,A在重力作用下沿木板向下运动,因此木板对A有向上的滑动摩擦力C.图(c)中木块A与木板接触,A由于受重力作用,有沿木板向下滑的趋势,因此木板对木块A有静摩擦力D.图(d)中木块A与木板接触,A沿木板向下匀速滑动,与木板有相对运动,因此木板对A有沿着斜面向上的滑动摩擦力【参考答案】B【试题解析】图(b)中物块A与木板间无挤压,故没有摩擦力7.如右图所示,甲、乙、丙三个物体,质量相同,与地面间的动摩擦因数相同,受到三个大小相同的作用力F,它们受到的摩擦力的大小关系是()A.三者相同B.乙最大C.丙最大D.已知条件不够,无法比较【参考答案】D【试题解析】确定摩擦力的大小时,首先必须区分出是静摩擦力还是滑动摩擦力,因为这两种摩擦力的大小确定方法不一样.由题意知三个物体对地面的正压力的大小关系为F N乙>F N丙>F N甲,所以滑动摩擦力的大小关系为F f乙>F f丙>F f甲.但最为关键的一点,三物体各处于怎样的运动状态未给出,所以正确选项应为D.。
高中物理力的合成与分解高中物理力的合成与分解一、什么是物理力的合成与分解物理力的合成与分解是指物理力的构成和其结果的分解,也就是把两个或多个相互作用的力通过分析、变换运算而组合起来,产生新的力,或者逆运算把一个力分解为它的组成部分。
二、物理力的合成1、合成平行力平行力可以用下面的公式合成:F=F1+F2,这句公式表示将两个力(F1和F2)把它们合成一个力,两个力的方向应该相同,这两个力的大小可以相同也可以不同,经过运算只剩下一个力,大小为F1+F2。
2、合成垂直力垂直力可以用下面的公式合成:F=F1+F2,这句公式表示将两个力(F1和F2)把它们合成一个力,两个力的方向应该垂直,这两个力的大小可以相同也可以不同,经过运算只剩下一个力,大小为F1+F2。
三、物理力的分解1、分解平行力平行力可以用下面的公式分解:F=F1+F2,这句公式表示将一个力(F)分解成两个力(F1和F2),两个力的方向应该相同,可以使用推出的力和原来的力的比值来确定两个力的大小,例如原来的力F是30N,可以分解为F1=20N,F2=10N。
2、分解垂直力垂直力可以用下面的公式分解:F=F1+F2,这句公式表示将一个力(F)分解成两个力(F1和F2),两个力的方向应该垂直,可以使用推出的力和原来的力的比值来确定两个力的大小,例如原来的力F是30N,可以分解为F1=20N,F2=10N。
四、物理力的合成与分解的应用物理力的合成与分解在物理和工程学中都有广泛的应用,它可以用于分析物理现象,可以用于物体运动的分析,也可以用于结构力学的计算和分析。
此外,物理力的合成与分解也可以用于物体机械工程结构设计,例如机械臂的设计和调整,以及飞机机翼结构的设计和优化调整。
力的合成与分解一、共点力作用于同一物体且作用线能够相交于一点的几个力,称之为共点力。
二、力的合成1、合力与分力如果一个力作用在物体上与几个力共同作用在物体上产生的效果相同,那么这个力就是那几个力的合力,那几个力就是这个力的分力。
相同的效果包括使物体产生相同的形变或是使物体产生相同的加速度。
2、合力与分力的关系合力与分力是一种等效代换的关系。
下图中,物体在力F作用下处于静止状态,在力 F1、F2共同作用下也能处于静止状态,即F1、F2共同作用的效果与力F单独作用的效果相同,于是F是F1、F2的合力;F1、F2是力F的分力,从作用效果上可以相互替换。
即,对于下图而言,可以认为没有F1、F2作用,而是有力F作用,替换后,物体的运动状态保持不变。
3、力的合成(1)力的合成:已知分力求合力的过程称为力的合成。
(2)平行四边形定则:以表示两个分力的线段为邻边作平行四边形,该平行四边形的对角线表示合力的大小和方向。
2.力的平行四边形定则求两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小和方向.F1F2FOF1F2FO说明:①矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则(可简化成三角形定则)②力的合成和分解实际上是一种等效替代.③由三角形定则还可以得到一个有用的推论:如果n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这n个力的合力为零.④在分析同一个问题时,合矢量和分矢量不能同时使用.也就是说,在分析问题时,考虑了合矢量就不能再考虑分矢量;考虑了分矢量就不能再考虑合矢量.⑤矢量的合成分解,一定要认真作图.在用平行四边形定则时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线,平行四边形的另外两个边必须画成虚线.各个矢量的大小和方向3.根据力的平行四边形定则可得出以下几个结论:①共点的两个力(F1、F2)的合力(F)的大小,与它们的夹角(θ)有关;θ越大,合力越小;θ越小,合力越大.F1与F2同向时合力最大;F1与F2反向时合力最小,合力的取值范围是:_____________≤F≤________________.②合力可能比分力大,也可能比分力小,也可能等于某一分力.③共点的三个力,如果任意两个力的合力最小值小于或等于第三个力,那么这三个共点力的合力可能等于零.(3)三角形定则与多边形定则4、两个共点力的合成总结(1)两个分力在一条直线上且同向时,它们的合力大小为两力之和,方向同两力方向。
高中物理知识点:力的合成与分解公式
1.同一直线上力的合成同向:F=F1+F2,反向F=F1-F2 (F1>F2)
2.互成角度力的合成F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围|F1-F2|小于等于F小于等于|F1+F2|
4.力的正交分解Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)注(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
高中物理力的合成和分解力是物理学中的重要概念之一,它描述了物体之间相互作用的效果。
在高中物理学习中,力的合成和分解是一个关键的内容。
本文将就高中物理力的合成和分解进行详细的说明。
一、力的合成力的合成指的是将多个力合成为一个力的过程。
在物理学中,力的合成一般使用向量的几何法进行求解。
向量是一个有大小和方向的量,它在力的合成中起到了重要的作用。
在力的合成中,我们可以使用数学的几何方法来求解。
首先,我们需要将力的大小和方向用向量表示出来。
假设有两个力A和B,它们的大小分别为A和B,方向分别为α和β。
我们可以将这两个力的向量按照一定比例进行相加,得到一个结果向量C。
这个结果向量C代表的就是两个力A和B的合成力。
合成力的大小可以根据三角函数的性质进行计算,通过三角函数的计算,我们可以得到合成力的大小。
而合成力的方向则可以通过几何方法进行确定,可以使用三角形的几何性质来求解合成力的方向。
二、力的分解力的分解与力的合成相反,它是将一个力分解为多个力的过程。
力的分解同样可以使用向量的几何法进行求解,它也是力的矢量性质的一种体现。
在力的分解中,我们可以将一个力分解为两个垂直方向上的力。
假设有一个力F,它的大小为F,方向为θ。
我们可以将这个力F分解为水平方向上的力Fx和竖直方向上的力Fy。
通过几何方法,我们可以计算出分解力的大小和方向。
分解力的大小可以使用三角函数进行计算,根据三角函数的性质,我们可以通过已知力和角度,求解出分解力的大小。
分解力的方向则可以使用几何方法进行确定,利用三角形的几何性质,我们可以找到分解力的方向。
三、力的合成和分解的应用力的合成和分解在物理学中有着广泛的应用。
它们可以帮助我们求解复杂力系统下的合成力和分解力。
在静力学中,合成力和分解力可以帮助我们求解物体在平衡状态下所受的合力和分力。
通过合成力,我们可以将多个作用于物体上的力合为一个合力,进而判断物体的平衡状态。
而通过分解力,我们可以将合力分解为多个分力,进而分析物体的受力情况。