力的合成与分解知识点总结与典例
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力学知识点总结力的合成和分解的应用力学知识点总结:力的合成和分解的应用力学是物理学的一个重要分支,主要研究物体的运动和力的作用。
在力学中,力的合成和分解是一种常见的运算方法,用来求解多个力合成后的结果或将一个力分解成多个分力的效果。
本文将介绍力的合成和分解的基本概念、原理以及在实际问题中的应用。
一、力的合成力的合成是指将两个或多个力的作用效果合成为一个力的过程。
在平面力系统中,可以使用矢量图解法和三角形法则来进行力的合成。
矢量图解法是通过画力的矢量图形,将各个力的矢量相连,构成一个封闭的多边形,通过测量得到合力的大小和方向。
例如,有两个力F1和F2,可以先将F1的起点与F2的终点相连,再将F1的终点与F2的起点相连,最后连接F1和F2的起点和终点,形成一个闭合的三角形。
根据三角形法则,三个边的和即为合力。
三角形法则是利用三角形的几何性质求解合力。
对于平面情况下两个力的合成,可以利用三角形法则中的正弦定理和余弦定理来计算合力的大小和方向。
力的合成在工程学和航空航天等领域具有广泛的应用。
例如,在航空器设计中,需要分析风力和飞机的推力对飞机的合力作用,以确定飞行的方向和速度。
二、力的分解力的分解是指将一个力分解成多个分力的过程。
力的分解有两种常见的方法:平行分解和垂直分解。
平行分解是将一个力沿着两个互相垂直的方向分解成两个力的过程。
根据平行四边形法则,可以求得两个分力的大小和方向。
例如,在斜面上放置一个物体,可以将物体的重力分解成与斜面平行和垂直的两个分力,分别是物体在斜面上的支持力和法向力。
垂直分解是将一个力沿着两个互相平行的方向分解成两个力的过程。
根据三角函数关系,可以求得两个分力的大小和方向。
例如,在平面上施加一个力,可以将这个力分解成水平和垂直方向的两个分力,分别是水平力和垂直力。
力的分解在物体受力分析和结构设计中具有重要作用。
通过将一个复杂的力分解成多个简单的分力,可以更好地分析物体的受力情况和计算力的效果。
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。
知识点1 力的合成 1.合力当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力的作用效果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力. 2.共点力如果一个物体受到两个或者更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点上,但他们的力的作用线延长线交于一点,这样的一组力叫做共点力. 3.共点力的合成法则求几个已知力的合力叫力的合成.力的合成就是找一个力去替代几个已知的力,而不改变其作用效果.力的平行四边形定则:如右图所示,以表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两边夹角的对角线大小和方向就表示合力的大小和方向.(只适用于共点力)下面根据已知两个力夹角θ的大小来讨论力的合成的几种情况:(1)当0θ=︒时,即12F F 、同向,此时合力最大,12F F F =+,方向和两个力的方向相同.(2)当180θ=︒时,即12F F 、方向相反,此时合力最小,12F F F =-,方向和12F F 、中较大的那个力相同.(3)当90θ=︒时,即12F F 、相互垂直,如图,F 12tan F F α=.(4)当θ为任意角时,根据余弦定律,合力F根据以上分析可知,无论两个力的夹角为多少,必然有1212F F F F F -+≤≤成立.【例1】 将二力F 1、F 2合成F 合,则可以肯定 ( )A .F 1和F 合是同一性质的力B .F 1、F 2是同一施力物体产生的力C .F 合的效果与F 1、F 2的总效果相同D .F 1、F 2的代数和等于F 合【例2】 某物体在三个共点力作用下处于平衡状态,若把其中一个力1F 的方向沿顺时针转过90︒而保持其大小不变,其余两个力保持不变,则此时物体所受到的合力大小为( )A .1FB 1C .12FD .无法确定【例3】 两个共点力F l 、F 2大小不同,它们的合力大小为F ,则( )A .F 1、F 2同时增大一倍,F 也增大一倍B .F 1、F 2同时增加10N ,F 也增加10NC .F 1增加10N ,F 2减少10N ,F 一定不变D .若F 1、F 2中的一个增大,F 不一定增大【例4】 有两个大小恒定的力,作用在一点上,当两力同向时,合力为A ,反向时合力为B ,当两力相互垂直时,其合力大小为( )ABCD【例5】 如图,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F 2=10N ,则这五个力的合力大小为( )A .20NB .30NC .40ND .60N【例6】 如图为节日里悬挂灯笼的一种方式,A 、B 点等高,O 为结点,轻绳AO 、BO 长度相等,拉力分别为A F 、B F ,灯笼受到的重力为G .下列表述正确的是( )A .A F 一定小于GB .A F 与B F 大小相等C .A F 与B F 是一对平衡力D .A F 与B F 大小之和等于G【例7】 用一根长1m 的轻质细绳将一副质量为1kg 的画框对称悬挂在墙壁上,已知绳能承受的最大张力为10N ,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(g 取210m/s )( )A BC .1m 2D【例8】 如图所示,轻质光滑滑轮两侧用细绳连着两个物体A 与B ,物体B 放在水平地面上,A 、B 均静止.已知A 和B 的质量分别为m A 、m B ,绳与水平方向的夹角为θ,则( ) A .物体B 受到的摩擦力可能为0 B .物体B 受到的摩擦力为m A gcos θ C .物体B 对地面的压力可能为0D.物体B对地面的压力为m B g-m A gsinθ【例9】在研究共点力合成实验中,得到如图所示的合力与两力夹角θ的关系曲线,关于合力F的范围及两个分力的大小,下列说法中正确的是()A.2N≤F≤14NB.2N≤F≤10NC.两力大小分别为2N、8ND.两力大小分别为6N、8N【例10】如图2-2-10所示的水平面上,橡皮绳一端固定,另一端连接两根弹簧,连接点P在F1、F2和F3三力作用下保持静止,下列判断正确的是( ).A.F1>F2>F3B.F3>F1>F2C.F2>F3>F1D.F3>F2>F1【例11】如图所示,O是等边三角形ABC的中心,D是三角形中的任意一点,如果作矢量DA、DB、DC分别表示三个力,三个力的方向如图中箭头所示,则这三个力的合力大小用的长度表示为( )A.B.2C.3D.4知识点2 力的分解 1.分力几个力共同产生的效果跟原来一个力产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力.2.力的分解(1)求一个已知力的分力叫做力的分解.(2)分解规律:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则,即把已知力作为平形四边形的对角线,那么,与已知力共面的平行四边形的两条邻边就表示已知力的两个分力.3.力的分解方法力的分解方法:根据力F 产生的作用效果,先确定两个分力的方向,再根据平行四边形定则用作图法作出两个分力1F 和2F 的示意图,最后根据相关数学知识计算出两个分力的大小.实际上,对于同一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形.也就是说,同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力.一个已知力究竟应该怎样分解,这要根据实际情况来决定. 4.力的正交分解方法正交分解法是把力沿着两个经选定的互相垂直的方向作分解,其目的是便于运用普通代数运算公式来解决矢量的运算,它是处理力的合成和分解的复杂问题的一种简便方法,其步骤如下: (1)正确选定直角坐标系.通常选共点力的作用点为坐标原点,坐标轴方向的选择则应根据实际问题来确定,原则是使坐标轴与尽可能多的力重合,即:使向两坐标轴投影分解的力尽可能少.在处理静力学问题时,通常是选用水平方向和竖直方向上的直角坐标,处理斜面类问题时多采用沿斜面方向和垂直斜面方向的直角坐标.(2)分别将各个力投影到坐标轴上,分别求出x 轴和y 轴上各力的投影的合力xF和y F :123x x x x F F F F =+++⋯ 123y y y y F F F F =+++⋯(式中的1x F 和1y F 是1F 在x 轴和y 轴上的两个分量,其余类推.)这样,共点力的合力大小为:F =设合力的方向与x 轴正方向之间的夹角为α,因为tan y xF F α=,特别的,多力平衡时:0F =,则可推得0x F =,0y F =.对力的分解的讨论力分解时有解或无解,简单地说就是代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形).若可以构成平行四边形(或三角形),说明该合力可以分解成给定的分力,即有解.如果不能构成平行四边形(或三角形),说明该合力不能按给定的分力分解,即无解.具体情况有以下几种:(1)已知合力和两个分力的方向,有唯一解,分解如图1:图1 图2(2)已知合力和两个分力的大小.1.若|F1-F2|>F ,或F>F1+F2,则无解.2.若|F1-F2|<F<F1+F2,有两个解.分解如图2.(3).已知合力和一个分力的大小和方向,有唯一解.如图3-5-3.图3-5-3题型一. 对分力合力的理解【例12】 关于力的分解,下列说法正确的是( )A .力的分解的本质就是用同时作用于物体的几个力产生的作用效果代替一个力作用效果B .分力大小可能大于合力大小C .力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则D .分解一个力往往根据它产生的效果来分解它(4).已知合力和一个分力的大小,另一个分力的方向.分解如图3-5- 4.图3-5-4题型二 分力解的讨论【例13】 分解一个力,若已知它的一个分力的大小和另一个分力的方向,以下说法中正确的是( )A .只有惟一一组解B .一定有两组解C .可能有无数个解D .可能有两组解【例14】 把一个力分解为两个力1F 和2F ,已知合力为40N F =,1F 与合力的夹角为30︒,如图所示,若2F 取某一数值,可使1F 有两个大小不同的数值,则2F 大小的取值范围是什么?【例15】 把一个已知力F 分解,要求其中一个分力F 1跟F 成30°角,而大小未知;另一个分力,但方向未知,则F 1的大小可能是 ()A .B .C .D .【例16】 如图所示,F 1、F 2为有一定夹角的两个力,L 为过O 点的一条直线,当L 取什么方向时,F 1、F 2在L 上分力之和为最大( )【例17】 根据重力产生的实际效果,分解图中各球受到的重力,各球接触面均光滑.1【例18】 已知如图,A 的重量为G .在F 的作用下,沿斜面向上滑动,若动摩擦因数为 ,求:滑动摩擦力的大小.【变力问题】【例19】 如图所示,用两根绳子吊着一个物体,逐渐增大两绳间的夹角,物体始终保持静止,则两绳对物体的拉力的合力( )A .大小不变B .逐渐增大C .逐渐减小D .先减小后增大【例20】 如图所示,物体A 在同一平面内的四个共点力F 1、F 2、F 3和F 4的作用下处于静止状态,若其中力F1沿逆时针方向转过120°而保持其大小不变,且其他三个力的大小和方向均不变,则此时物体所受的合力大小为( ) A .2F 1 B .3F 1 C .F 1 D .32F 1【例21】 如图所示,OA 为一粗糙的木板,可绕O 在竖直平面内转动,板上放一质量为m 的物块,当缓慢使板沿逆时针方向转动,物块始终保持静止,则下列说法中正确的是( )A .物块受到的静摩擦力逐渐增大B .物块对木板的压力逐渐减小C .物块受到的合力逐渐增大D .木板对物块的支持力及静摩擦力的合力不变【极值问题】【例22】 如图所示,用一根长为l 的细绳一端固定在O 点,另一端悬挂质量为m 的小球A ,为使细绳与竖直方向夹30°角且绷紧,小球A 处于静止,对小球施加的最小的力是( )A .3mg B .32mgC .12mgD .33mg【例23】 如图所示,质量为m 的球放在倾角为α的光滑斜面上,试分析挡板AO 与斜面间的倾角β多大时,AO 所受压力最小?课后练习题1. 在以下进行的力的分解中,正确的说法是( )A .一个2N 的力能够分解为6N 和3N 的两个共点力B .一个2N 的力能够分解为6N 和5N 的两个共点力C .一个10N 的力能够分解为5N 和4N 的两个共点力D .一个10N 的力能够分解为两个大小都是10N 的共点力αβAO2. 右图给出了六个力1234456F F F F F F F 、、、、、、,它们作用于同一点O ,大小已在图中标出,相邻的两个力之间的夹角均为60︒,则这六个力的合力大小为( )A .20NB .40NC .60ND .03. 如图所示,轻绳MO 和NO 共同吊起质量为m 的重物.MO 与NO 垂直,MO 与竖直方向的夹角30θ=︒.已知重力加速度为g .则( )A .MOB .MOC .NOD .NO 所受的拉力大小为2mg4. 如图所示,一木块在拉力F 的作用下,沿水平面做匀速直线运动,则拉力F和摩擦力f F 的合力的方向是( )A .向上偏右B .向上偏左C .向上D .向右5. 将一个力10N F =分解为两个分力,已知一个分力的方向与F 成30︒角,另一个分力的大小为6N ,则在分解中( )A .有无数组解B .有两解C .有惟一解D .无解6. 在图中电灯的重力为20N ,绳AO 与天花板间的夹角为45︒,绳BO 水平.求绳AO 、BO 所受的拉力.CABO7. 一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登,由于身背较重的行囊,重心上移至肩部的O 点,总质量为60 kg .此时手臂与身体垂直,手臂与岩壁夹角为53°.则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为(设手、脚受到的作用力均通过重心O ,g 取10 m/s 2,sin53°=0.8,cos53°=0.6)( )A .360N 480NB .480N 360NC .450N 800ND .800N 450N8. 如图所示装置,两物体质量分别为1m 、2m ,悬点ab 间的距离大于滑轮的直径,不计一切摩擦,若装置处于静止状态,则( )A .2m 可以大于1mB .2m 一定大于12m C .2m 可能等于12mD .1θ一定等于2θ9. 如图所示,一物块置于水平地面上.当用与水平方向成60角的力1F 拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30角的力2F 推物块时,物块仍做匀速直线运动.若1F 和2F 的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为( )A1 B.2- C12- D .b θ2θ1m 1m 2aWelcome To Download !!!欢迎您的下载,资料仅供参考!。
力的合成与分解知识点总结力是物理学中的一个重要概念,力的合成与分解是解决力学问题的基础。
下面我们来详细总结一下力的合成与分解的相关知识点。
一、力的合成1、合力的概念如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力。
2、共点力如果几个力都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这几个力就叫做共点力。
3、力的合成法则(1)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。
(2)三角形定则将两个分力首尾相接,连接始端与末端的有向线段就表示合力的大小和方向。
4、合力的计算(1)已知两个分力的大小和方向,求合力的大小和方向,直接运用平行四边形定则或三角形定则计算。
(2)已知两个分力的大小和夹角θ,合力的大小可以通过公式:$F =\sqrt{F_1^2 + F_2^2 + 2F_1F_2\cos\theta}$计算,合力的方向可以通过三角函数关系求得。
5、合力的范围(1)两个力的合力范围:$|F_1 F_2| \leq F \leq F_1 + F_2$。
(2)三个力的合力范围:先求出其中两个力的合力范围。
再看第三个力在这个范围内的情况,从而确定三个力的合力范围。
二、力的分解1、力的分解的概念求一个已知力的分力,叫做力的分解。
2、力的分解遵循的原则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。
3、力的分解的方法(1)按照力的实际作用效果进行分解。
例如,放在斜面上的物体受到的重力可以分解为沿斜面方向向下的分力和垂直斜面方向向下的分力。
(2)正交分解法将一个力沿着互相垂直的两个方向进行分解。
4、力的分解的唯一性(1)已知两个分力的方向,有唯一解。
(2)已知一个分力的大小和方向,有唯一解。
(3)已知两个分力的大小,其解的情况可能有:两力之和大于合力时,有两解。
力的合成与分解知识点总结力的合成与分解是力学中一个重要的概念,它能够帮助我们更好地理解和分析物体上所受到的力的作用情况。
在本文中,我将介绍力的合成与分解的概念、原理以及应用,并通过实例来加深理解。
一、力的合成力的合成是指将多个力作用于同一物体的情况下,通过某种方法将这些力合并成一个等效力的过程。
力的合成可以采用几何法进行图示,也可以使用向量法进行计算。
1. 几何法:几何法是通过图形的几何性质来进行力的合成。
当力的方向相同时,可以使用平行四边形法则进行合成。
当力的方向不同且作用在同一点上时,可以使用三角形法则进行合成。
2. 向量法:向量法是基于向量的数学运算来进行力的合成。
将力用向量表示,按照向量的加法规则进行合成。
合成后的力向量的大小和方向完全由各个力的大小和方向决定。
二、力的分解力的分解是指将一个力分解成几个分力的过程。
力的分解可以帮助我们研究物体上各个方向的力的作用情况,从而更好地分析和解决力的问题。
1. 平行分解:平行分解是将一个力分解成平行于两个特定方向上的两个分力的过程。
根据三角函数的关系,可以得到分力的大小和方向与原力之间的关系。
2. 垂直分解:垂直分解是将一个力分解成垂直于两个特定方向上的两个分力的过程。
同样地,通过三角函数的关系,可以得到分力的大小和方向与原力之间的关系。
三、力的合成与分解的应用力的合成与分解在实际应用中有着广泛的应用。
下面将介绍两个常见的应用场景。
1. 斜面上的物体:当物体位于斜面上时,会同时受到重力和斜面对物体的支持力。
我们可以通过将重力分解为平行于斜面和垂直于斜面的两个分力,来研究物体在斜面上的运动情况。
2. 物体受到的合力:当一个物体受到多个力的作用时,可以通过力的合成来求得合力的大小和方向。
合力的方向与合力分量的方向相同,大小等于合力分量的和。
这些应用场景只是力的合成与分解在实际问题中的一部分,通过力的合成与分解,我们能够更好地分析和解决力学问题。
总结:力的合成与分解是力学中重要的概念,通过合理运用合成与分解的方法,我们能够更好地理解和分析物体所受力的情况。
力的合成和分解是物理学中的重要概念,通过以下典型例题可以帮助大家更好地理解和掌握这个知识点。
1. 两个力的合成:假设有一个物体受到两个力F1和F2的作用,F1为5N,方向向东,F2为3N,方向向北。
求这两个力的合力以及合力的方向。
解答:首先,我们需要画出两个力的矢量图。
从原点开始,分别画出长度为5cm和3cm的向东和向北的矢量。
然后,按照平行四边形定则将这两个矢量进行合成。
最后,找到合成矢量的方向,即可得到合力的大小和方向。
2. 三个力的合成:假设有一个物体受到三个力F1、F2和F3的作用,F1为10N,方向向东;F2为15N,方向向北;F3为8N,方向向西。
求这三个力的合力以及合力的方向。
解答:同样地,我们需要画出三个力的矢量图。
从原点开始,分别画出长度为10cm、15cm和8cm 的向东、向北和向西的矢量。
然后,按照平行四边形定则将这三个矢量进行合成。
最后,找到合成矢量的方向,即可得到合力的大小和方向。
3. 力的分解:假设一个力F的作用点在物体上,F的大小为10N,方向未知。
如果我们将这个力分解为两个分力,一个沿x轴方向,一个沿y轴方向。
求这两个分力的大小。
解答:首先,画出力的矢量图,然后将这个矢量分解为两个分力。
假设x轴方向的分力为Fx,y轴方向的分力为Fy。
根据平行四边形定则,我们可以得到Fx和Fy的大小。
最后,根据题目给定的条件,确定Fx和Fy的具体数值。
通过以上典型例题,我们可以更好地理解力的合成和分解的概念,并掌握如何运用平行四边形定则进行力的合成和分解。
力的合成 力的分解一、 重点、难点解析:(一)合力与分力当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效果跟原来几个力的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来几个力叫做分力。
(二)力的合成1. 定义:求几个力的合力的过程或求合力的方法,叫做力的合成。
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。
这个法则叫做平行四边形定则。
对力这种既有大小又有方向的物理量,进行合成运算时,一般不能用代数加法求合力,而必须用平行四边形定则。
(三)共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点,但它们的作用线交于一点,这样的一组力叫做共点力。
平行四边形定则只适用于共点力的合成。
(四)讨论:1. 力的合成的意义在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。
力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律,作图法和计算法是运用这一规律进行共点力合成的具体方法。
(1)作图法:要选取统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,量出平行四边形的对角线长度(注意是哪一条对角线),根据标度求出合力的大小,再量出对角线与某一分力的夹角,求出合力的方向。
(2)计算法:根据平行四边形定则作出力的示意图,然后利用解三角形的方式求出对角线,即为合力。
2. 力的合成的几种特殊情况:①相互垂直的两个力的合成,如图所示,F =F 与分力F 1的夹角θ的正切为:21tan F Fθ=。
②夹角为θ的两个等大的力的合成,如图所示,作出的平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力2cos 2'θF F =,合力'F 与每一个分力的夹角等于2θ。
F 1F2 FOF1F2FO力的合成和分解解题技巧一.知识清单:1.力的合成(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)。
力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。
(2)平行四边形定则可简化成三角形定则。
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。
(3)共点的两个力合力的大小范围是|F1-F2| ≤F合≤F1+F2(4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零。
2.力的分解(1)力的分解遵循平行四边形法则,力的分解相当于已知对角线求邻边。
(2)两个力的合力惟一确定,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)几种有条件的力的分解①已知两个分力的方向,求两个分力的大小时,有唯一解。
②已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。
③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一。
④已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。
(4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律:①当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时,另一个分力F2取最小值的条件是两分力垂直。
如图所示,F2的最小值为:F2min=F sinα②当已知合力F的方向及一个分力F1的大小、方向时,另一个分力F2取最小值的条件是:所求分力F 2与合力F 垂直,如图所示,F 2的最小值为:F 2min =F 1sin α③当已知合力F 的大小及一个分力F 1的大小时,另一个分力F 2取最小值的条件是:已知大小的分力F 1与合力F 同方向,F 2的最小值为|F -F 1|(5)正交分解法: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。
力的合成与分解知识点与例题讲解Prepared on 22 November 2020力的合成(基础篇)命题人:rain1.合力:一个物体受到几个力共同作用产生的效果与一个力对物体作用产生的效果相同时,这个力就叫做那几个力的合力2.合成:求几个力的合力叫做力的合成.三、合力的求法1.力的平行四边形定则:如果用表示两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形,那么,合力F的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。
2.共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫做共点力。
3.平行四边形定则的两种应用方法(1)图解法a.两个共点力的合成:从力的作用点作两个共点力的图示,然后以F1、F2为边作平行四边形,对角线的长度即为合力的大小,对角线的方向即为合力的方向。
b.两个以上共点力的合成:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
(2)计算法先依据平行四边形定则画出力的平行四边形,然后依据数学公式(如余弦定理)算出对角线所表示的合力的大小和方向。
当两个力互相垂直时,有:F=√F12+F22、tanθ=F2/F1四、合力大小的范围(1)合力F随θ的增大而减小(2)当θ=0°时,F有最大值Fmax=F1+F2,当θ=180°时,F有最小值Fmin=F1-F2(3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原来的任意一个分力一般地 | F1-F2≤ F ≤ F1+F2五、矢量与标量矢量:即有大小,又有方向,并遵循平行四边形定则的物理量叫做矢量。
标量:只有大小而没有方向,遵循代数求和法则的物理量叫做标量。
矢量和标量的根本区别就在于它们分别遵循两种不同的求和运算法则.力的分解(基础篇)命题人:尚瑞阳一、分力及力的分解概念1.力的分力:几个力共同产生的效果跟原来一个力产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力。
千里之行,始于足下。
力的合成与分解知识点与例题讲解力的合成和分解是力学中的重要概念,它们用来描述多个力对物体产生的总效果以及将一个力分解成多个分力的过程。
以下是关于力的合成和分解的知识点与例题讲解。
一、力的合成力的合成是指将多个力按照一定的方法相加得到它们的合力。
合力是多个力的矢量和,可以用矢量图形法或分解法求得。
1. 矢量图形法首先,将力的大小按比例用箭头表示,箭头的长度表示力的大小,箭头的方向表示力的方向。
然后,将各个力的箭头按照规定的尺度和方向画在同一张纸上,箭头起点相同,终点相连,则合力的箭头就是从起点到终点的箭头。
2. 分解法将一个力按照一定的规则分解成两个或多个力的过程称为力的分解。
常用的分解方法有水平方向分解和垂直方向分解。
水平方向分解:将力按照水平方向分解为两个分力,一个是水平方向分力,另一个是垂直方向分力。
根据三角函数的定义,水平方向分力等于力的大小乘以力的水平方向的余弦值,垂直方向分力等于力的大小乘以力的垂直方向的正弦值。
垂直方向分解:将力按照垂直方向分解为两个分力,一个是水平方向分力,另一个是垂直方向分力。
根据三角函数的定义,水平方向分力等于力的大小乘以力的水平方向的正弦值,垂直方向分力等于力的大小乘以力的垂直方向的余弦值。
第1页/共3页锲而不舍,金石可镂。
二、力的分解力的分解是指将一个力分解成两个或多个部分力的过程。
分解力的目的是分析力的作用效果,常用的分解方法有水平方向分解和垂直方向分解。
1. 水平方向分解将一个力的大小和方向分解成水平方向分力和垂直方向分力,可以用以下公式表示:水平分力 = 力的大小× cosθ垂直分力 = 力的大小× sinθ其中,θ为力的方向与水平方向之间的夹角。
2. 垂直方向分解将一个力的大小和方向分解成水平方向分力和垂直方向分力,可以用以下公式表示:水平分力 = 力的大小× sinθ垂直分力 = 力的大小× cosθ其中,θ为力的方向与水平方向之间的夹角。
力的合成与分解知识点总结1500字力的合成与分解是力学中的重要内容,它将一个力分解为若干个力的合力,或将一个力分解为两个分力。
这个过程可以通过向量的几何方法或三角函数的方法进行求解。
下面是力的合成与分解的知识点总结:一、力的合成知识点总结:1. 合力的概念:若果有多个力作用于同一个物体,它们的合力是指这些力的几何和矢量和。
2. 合力的求解方法:- 向量法:将每个力用力向量表示,然后将这些力向量按照几何上的合成法则相加,得到合力的大小和方向。
- 平行四边形法则:如果合力的大小和方向已知,可以用平行四边形法求解。
- 三角法:如果合力的大小和方向已知,可以用三角法求解。
3. 合力的特点:- 若多个力在同一条直线上,其合力大小等于这些力的代数和。
- 若多个力不在同一条直线上,其合力大小小于这些力的代数和。
- 合力的方向与这些力都不一定相同。
4. 合力的两个特殊情况:- 平衡条件:如果多个力的合力为零,则物体处于力的平衡状态,不发生运动或转动。
- 平衡力:多个力的合力为零时,其中任意一个力都可以称为平衡力。
二、力的分解知识点总结:1. 分力的概念:如果一个力可以等效地分解为两个力,这两个力共同作用产生的效果与原力作用效果相同,这两个力可以称为分力。
2. 分力的求解方法:- 向量法:可以利用三角形或平行四边形法则进行分解。
- 三角函数法:利用三角函数的基本关系进行分解,可以计算分力的大小和方向。
3. 分力的特点:- 分力与原力的方向一致或相反。
- 分力的大小可以等于或小于原力的大小。
三、力的合成与分解的应用:力的合成与分解在物理学、工程学和实际问题中有着广泛的应用,如:1. 物体在多个力作用下的运动分析:可以通过将作用力进行合成,计算合力的大小和方向,从而分析物体的运动情况。
2. 斜面问题的求解:可以将斜面的支撑力分解为垂直方向的分力和平行方向的分力,用分力的知识进行求解。
3. 桥梁和承重结构的设计:在桥梁和承重结构的设计中,需要分析各个支撑点的受力情况,可以利用力的分解方法进行求解。
力的合成与分解一、精讲释疑1、力的合成方法(1)平行四边形定则求两个互成角度的共点力F1、F2的合力时,可以把表示F1、F2这两个力的形状作为邻边,画平行四边形,这两个邻边所夹的对角线即表示合力的大小和方向。
①当两个力在同一直线上时,求合力时,如果两力同向,直接相加,反向相减。
②如果求两个以上的共点力的合力时,先把其中任意两力做一平行四边形,把这两力的合力求出来,然后再把这两力的合力和第三个力再合成,得出这三个力的合力,依此类推,直到把所有力都合成进去,最后得到的合力就是这些力的合力。
求两个以上的共点力的合力,用正交分解。
(2)三角形定则把要合成的两个力F1、F2首尾相接的画出来,再把F1、F2的另外两端也连接起来,这种连线就表示合力的大小和方向。
例1如果两个共点力F1、F2的合力为F,则A、合力F一定大于任何一个分力FF1F2这句话的意思,三角形的一条边一定大于其他两条边,显然错误。
B 、 合力F 的大小可能等于F 1,也可能等于F 2等腰三角形,其中一腰为合力,正确。
C 、 合力F 有可能小于任何一个分力正确。
D 、 合力F 的大小随F 1、F 2间夹角的增大而减小。
正确。
随平行四边形邻边的夹角增大,所夹对角线减小。
两个力夹角为0时,合力最大,为两个分力之和。
两个力夹角增大,合力减小。
两个力夹角为180°时,合力最小,为二力之差。
2、力的分解方法力的合成的逆运算。
同样遵守平行四边形定则。
两个确定的分力,它的合力是唯一的。
如果把一个力分解,可以分解为方向、大小都不同的分力,不是唯一的。
F F 1F 2 FF 1F 2 FF(1)根据力的实际效果进行分解 三个基本步骤:①根据力的实际效果确定两个分力的方向。
如斜面上物体的重力分解,重力有两个效果。
压斜面的效果,沿斜面往下冲的效果。
②根据已知的力(要分解的力)和这两个分力的方向做四边形。
③由四边形确定分力的大小。
例1有一个三角形支架,一端用轻绳悬挂一个物体,把物体对绳的拉力进行分解。
力的合成与分解的方法力的合成与分解是力学中一个重要的概念,用于研究多个力作用在一个物体上的效果以及将一个力分解为多个力的效果。
本文将介绍力的合成与分解的基本原理和方法。
一、力的合成力的合成是指将多个力合成为一个力的过程。
假设有两个力F1和F2作用在同一个物体上,它们的作用方向可以任意,我们希望找到一个力F,使得F与F1和F2的合力效果相同。
1. 平行力的合成当F1和F2的作用方向平行时,它们的合力可以通过简单的矢量相加得到。
假设F1的大小为F1,方向为θ1;F2的大小为F2,方向为θ2;合力F的大小为F,方向为θ。
根据三角形法则,我们可以得到以下关系:F = √(F1^2 + F2^2 + 2F1F2cos(θ1-θ2))θ = tan^(-1)((F1sinθ1 + F2sinθ2) / (F1cosθ1 + F2cosθ2))2. 非平行力的合成当F1和F2的作用方向不平行时,我们可以将它们拆分为平行和垂直的分力进行分析。
假设F1的大小为F1,方向为θ1;F2的大小为F1,方向为θ2;合力F的大小为F,方向为θ。
我们可以得到以下关系:Fx = F1cosθ1 + F2cosθ2Fy = F1sinθ1 + F2sinθ2F = √(Fx^2 + Fy^2)θ = tan^(-1)(Fy / Fx)二、力的分解力的分解是指将一个力分解为多个力的过程。
通过力的分解,我们可以研究单个力在不同方向上的分力效果。
1. 平行力的分解当一个力F作用在物体上,我们希望将它分解为平行于两个坐标轴的分力。
假设力F的大小为F,方向为θ;在x轴方向上的分力为Fx,y轴方向上的分力为Fy。
根据三角形法则,我们可以得到以下关系:Fx = FcosθFy = Fsinθ2. 非平行力的分解当一个力F作用在物体上,我们希望将它分解为平行和垂直的分力。
假设力F的大小为F,方向为θ;在水平方向上的分力为Fx,垂直方向上的分力为Fy。
物理高一力的合成与分解知识点力是物理学中一个重要的概念,对于力的合成与分解的理解与应用是初学者在物理学习中的关键之一。
本文将详细介绍高一物理中与力的合成与分解相关的知识点,并通过实例进行说明。
一、力的合成力的合成是指将多个力按照一定的几何关系合成为一个力的过程。
常见的力的合成方式有以下两种:1. 平行力的合成当几个力的作用线方向相同时,它们的合力即为这些力的矢量和。
合力的大小等于所有力的矢量和的大小,合力的方向与矢量和的方向相同。
2. 非平行力的合成当几个力的作用线不重合或方向不同的时候,可以采用三角形法则或平行四边形法则进行力的合成。
三角形法则是以力的起点为基点,将力按照顺序画成相邻的三角形,合力的方向与最后一条边的方向相同,合力的大小等于最后一条边的长度。
平行四边形法则是以力的起点为基点,将力按照顺序画成相邻的四边形,合力的方向与对角线的方向相同,合力的大小等于对角线的长度。
二、力的分解力的分解是将一个力按照一定的几何关系分解为多个部分力的过程。
常见的力的分解方式有以下两种:1. 平行力的分解将一个力按照相互垂直的两条方向进行分解,分解后的两个力称为合力的两个分力。
分力的大小等于合力与分解方向夹角的余弦值乘以合力的大小,分力的方向与分解方向相同。
2. 非平行力的分解将一个力按照一条方向进行分解,分解后的两个力分别为合力的两个分力。
分力的大小等于合力与分解方向夹角的余弦值乘以合力的大小,分力的方向与分解方向相同。
三、力的合成与分解实例解析下面通过一个实例来说明力的合成与分解的过程。
假设有一物体受到两个力的作用,力1的大小为F1,方向为α角;力2的大小为F2,方向为β角。
我们需要计算合力的大小与方向。
1. 合力的大小根据三角形法则,我们可以将力1和力2的矢量图画出,并通过矢量和的方法得到合力的大小。
2. 合力的方向根据三角形法则,合力的方向与力1和力2的矢量和的方向相同。
四、力的合成与分解在实际生活中的应用力的合成与分解在实际生活中有广泛的应用,下面举两个例子进行说明。
初二物理力的合成与分解物理力的合成与分解是初中物理学习中的重要内容之一。
了解物理力的合成与分解可以帮助我们理解力的性质和作用,以及解决与力有关的物理问题。
本文将介绍初二物理力的合成与分解的基本概念、相关公式和实例分析。
一、力的合成与分解的基本概念在物理学中,力常常是矢量,即具有大小和方向的物理量。
合成是指将多个力按照一定的规则合为一力的过程,而分解则是将一个力分解为多个力的过程。
合成与分解的基本概念在力的叠加原理和分解原理的基础上展开。
二、力的合成力的合成是指将两个或多个力按照一定的规则合成为一个力的过程。
合成力的大小和方向可以通过力的几何方法或力的平行四边形法则进行求解。
以力的几何方法为例,假设有两个力F1和F2,它们的大小分别为F1和F2,方向分别为θ1和θ2。
按照三角关系可以得知,合力的大小可以通过力的分解与合成三角形的几何关系求得。
合力F的大小和方向可以使用以下公式求解:F = √(F1² + F2² + 2F1F2cos(θ1-θ2))三、力的分解力的分解是指将一个力分解为多个力的过程。
分解力常见的方法包括平行分解和垂直分解。
平行分解是将一个力分解为两个平行的力,而垂直分解则是将一个力分解为两个相互垂直的力。
以平行分解为例,假设有一个力F,需要将它分解为F1和F2两个平行的力。
根据三角函数的定义,可以得知F的平行方向分量可以通过以下公式求解:F1 = F * cosθF2 = F * sinθ四、力的合成与分解的实例分析下面通过一个实例来说明力的合成与分解的应用。
某物体受到两个力的作用,力F1的大小为5N,方向为东,力F2的大小为8N,方向为南。
求合力的大小和方向。
解:首先,我们需要将给定的力F1和F2按照一定的规则进行合成。
根据题意可以得知,F1的方向与力F2的方向相互垂直,因此可以进行垂直分解。
根据垂直分解公式可以得到:F1' = F1 * sin90° = 5NF2' = F2 * cos90° = 8N然后,我们将合成后的两个力F1'和F2'按照合成力的几何方法进行合成。
一、思维导图二、知识点要点一、力的合成要点诠释:1.合力与分力①定义:一个力产生的效果跟几个力的共同作用产生的效果相同,则这个力就叫那几个力的合力,那几个力叫做分力。
②合力与分力的关系。
a.合力与分力是一种等效替代的关系,即分力与合力虽然不同时作用在物体上,但可以相互替代,能够相互替代的条件是分力和合力的作用效果相同,但不能同时考虑分力的作用与合力的作用。
b.两个力的作用效果可以用一个力替代,进一步想,满足一定条件的多个力的作用效果也可由一个力来替代。
2.力的合成①定义:求几个力的合力的过程叫做力的合成。
②说明:力的合成的实质是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力,而不改变其作用效果的方法。
3.平行四边形定则①内容: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,这个法则叫做平行四边形定则。
说明:平行四边形定则是矢量运算的基本法则。
②应用平行四边形定则求合力的三点注意a.力的标度要适当;b.虚线、实线要分清,表示分力和合力的两条邻边和对角线画实线,并加上箭头,平行四边形的另两条边画虚线;c.求合力时既要求出合力的大小,还要求出合力的方向,不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角。
要点二、共点力要点诠释:1.共点力:一个物体受到两个或更多个力的作用,若它们的作用线交于一点或作用线的延长线交于一点,这一组力就是共点力。
2.多个力合成的方法:如果有两个以上共点力作用在物体上,我们也可以应用平行四边形定则求出它们的合力:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
说明:①平行四边形定则只适用于共点力的合成,对非共点力的合成不适用。
②今后我们所研究的问题,凡是涉及力的运算的题目,都是关于共点力方向的问题。
3.合力与分力的大小关系:由平行四边形可知:F1、F2夹角变化时,合力F的大小和方向也发生变化。
力的合成与分解知识要点一、力的合成1.合力与分力(1)定义:如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
(2)逻辑关系:合力和分力是一种等效替代关系。
2.共点力:作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力。
3.力的合成的运算法则(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2之间)就表示合力的大小和方向,如图甲所示。
(2)三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示。
4.力的合成方法及合力范围的确定(1)共点力合成的方法①作图法②计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力。
(2)合力范围的确定①两个共点力的合力范围:|F1–F2|≤F≤F1+F2,即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。
当两个力反向时,合力最小,为|F1–F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2。
②三个共点力的合成范围A.最大值:三个力同向时,其合力最大,为F max=F1+F2+F3。
B.最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即F min=0;如果不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值,即F min=F1–|F2+F3|(F1为三个力中最大的力)。
(3)解答共点力的合成问题时的两点注意①合成力时,要正确理解合力与分力的大小关系。
合力与分力的大小关系要视情况而定,不能形成合力总大于分力的思维定势。
②三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差。
二、力的分解1.概念:求一个力的分力的过程。
2.遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则。
力的分解和合成力是物体之间相互作用的结果,而力的分解和合成则是对多个力进行分解或者合成得到新的力的过程。
力的分解可以将一个力分解成多个分力,力的合成则是将多个分力合成为一力。
力的分解和合成在物理学中具有重要的意义,可以帮助我们更好地理解力的性质和作用。
一、力的分解力的分解指的是将一个力分解成多个分力,这些分力在不同的方向上产生作用。
通过力的分解,我们可以研究物体在不同方向上受到的力的影响,从而更好地理解物体的运动和平衡状态。
1.1 水平和竖直方向的力的分解对于一个施加在物体上的力,我们可以将其分解为两个方向上的分力:水平方向的力和竖直方向的力。
水平方向的力通常会导致物体在水平方向上运动,竖直方向的力则会影响物体在竖直方向上的运动。
1.2 斜面上的力的分解当物体处于斜面上时,斜面对物体会产生一个垂直于斜面的分力和一个平行于斜面的分力。
垂直方向的分力通常是物体受到的重力分力,而平行方向的分力则会影响物体在斜面上的运动。
二、力的合成力的合成指的是将多个分力合成为一个力,这个力可以代替原来的多个力产生相同的作用效果。
通过力的合成,我们可以简化对力的研究和计算,便于对物体的运动和平衡进行分析。
2.1 平行力的合成当多个力的方向相同时,可以将这些力合成为一个力,等效地产生相同的作用效果。
平行力的合成可以通过将这些力的大小相加得到合力的大小,方向与原力的方向一致。
2.2 不平行力的合成当多个力的方向不同时,可以通过几何图形的方法将这些力合成为一个力。
首先,我们需要根据力的大小和方向在图纸上画出相应的力向量,然后将这些力向量按照顺序相连,形成一个闭合的几边形,合力的大小和方向可以由该几边形的对角线得到。
三、实例应用力的分解和合成在现实生活和科学研究中有着广泛的应用。
3.1 物体平衡和稳定通过分解物体所受的力,我们可以判断物体是否处于平衡状态。
如果物体受到的分力平衡,则物体在平衡;如果有不平衡的分力存在,则物体可能会发生运动或者倾倒。
力的合成与分解知识点总结在物理学中,力的合成与分解是非常重要的概念,对于理解物体的受力情况以及运动状态的改变有着关键作用。
下面我们来详细总结一下力的合成与分解的相关知识点。
一、力的合成1、定义力的合成是指求几个力的合力的过程。
合力是指如果一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。
2、平行四边形定则这是力的合成的基本法则。
以两个共点力 F₁和 F₂为邻边作平行四边形,那么合力 F 的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示。
3、合力的计算(1)若两个力 F₁和 F₂在同一直线上且方向相同,则合力 F =F₁+ F₂,方向与这两个力的方向相同。
(2)若两个力在同一直线上但方向相反,则合力 F =|F₁ F₂|,方向与较大力的方向相同。
(3)当两个力不在同一直线上时,可以通过构建平行四边形,利用三角函数来计算合力的大小和方向。
4、多个力的合成可以先求出其中两个力的合力,再将这个合力与第三个力合成,依次类推,最终求出所有力的合力。
二、力的分解1、定义力的分解是力的合成的逆运算,将一个已知力按照要求分解为两个或多个分力。
2、分解原则(1)按照力的实际作用效果分解。
(2)正交分解:将一个力分解为相互垂直的两个分力。
3、力的分解方法(1)已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小,有唯一解。
(2)已知合力和一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向,有唯一解。
(3)已知合力和一个分力的方向以及另一个分力的大小,可能有一解、两解或无解。
三、力的合成与分解的应用1、共点力的平衡当物体受到多个力作用处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时,合力为零。
可以通过力的合成与分解来求解各个力的大小和方向。
2、动态平衡问题通过分析力的变化,利用力的合成与分解来判断物体的运动趋势和状态的变化。
3、实际生活中的应用例如,在拉车时,人们可以通过改变拉力的方向和大小来更省力地拉动车辆;在搭建桥梁时,工程师需要考虑桥梁所受的各种力,并进行合理的力的分解和合成,以确保桥梁的稳固和安全。
力的合成与分解一、力的合成1.合力与分力(1)定义:如果一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
(2)逻辑关系:合力和分力是一种等效替代关系。
2.共点力:作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力。
3.力的合成的运算法则( 1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力 F1 、F2 的合力,可以用表示F1 、F2 的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2 之间)就表示合力的大小和方向,如图甲所示。
(2)三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示 F1、F2 的线段首尾顺次相接地画出,把 F1、F2 的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示。
4.力的合成方法及合力范围的确定(1)共点力合成的方法①作图法②计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力。
(2)合力范围的确定①两个共点力的合力范围: | F1–F2|≤F≤F1+F2,即两个力的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。
当两个力反向时,合力最小,为| F1–F2| ;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2。
②三个共点力的合成范围A.最大值:三个力同向时,其合力最大,为F max=F1+F2+F3。
B.最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即F min=0;如果不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的绝对值,即 F min =F1–| F2+F3| ( F1为三个力中最大的力)。
(3)解答共点力的合成问题时的两点注意①合成力时,要正确理解合力与分力的大小关系。
合力与分力的大小关系要视情况而定,不能形成合力总大于分力的思维定势。
②三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差。
二、力的分解1.概念:求一个力的分力的过程。
2.遵循的原则:平行四边形定则或三角形定则。
3.力的分解方法(1)力的效果分解法①根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;②再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;③最后由平行四边形和数学知识求出两个力的大小。
(2)按问题的需要进行分解①已知合力 F和两个分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力 F 进行分解,其解是唯一的。
②已知合力 F和一个分力的大小与方向,力 F 的分解也是唯一的。
③已知一个分力 F1的方向和另一个分力 F2 的大小,对力 F 进行分解,则有三种可能( F1 与 F 的夹角为θ)。
如图所示:A.F2<Fsin θ时无解。
B. F2=Fsin θ或 F2≥F时有一组解。
C. Fsin θ<F2<F时有两组解。
4.下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形。
重力分解为使球压紧挡板的分力F1=mg tan α 和使球压紧斜面的分力mgF2=重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1=mgtan α和使球拉紧悬线的分力mgF2=cos小球重力分解为使物体拉紧 AO 线的分力 F2 和使物体拉紧 BO线的分力 F1,大小都为 F1=F2= mg2sinF 拉力分解为拉伸 AB的分力 F1=Ftan α和压缩 BC 的分力 F2= cos 5.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)建立坐标轴的原一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。
F1、F2、F3 ·,求合力 F 时,可把各力沿相互垂直的x 轴、 y 轴分解,如图所示。
x 轴上的合力: F x=F x1+F x2+F x3+ · y 轴上的合力: F y=F y1+F y2+F y3+ · 合力大小:FFx2 Fy26.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3)分解方法:物体受到多个作用力合力方向:与 x 轴夹角为θ,则tanF y法,但也要视题目具体情况而定。
(1)力的正交分解是在物体受三个或三个以上的共点力作用下求合力的一种方法,目的是为了更方便地求合力,将矢量运算转化为代数运算。
( 2)一般情况下,应用正交分解法建立坐标系时,应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上,这样解方程较简单。
三、矢量和标量(1)矢量:既有大小又有方向的量。
相加时遵循平行四边形定则。
(2)标量:只有大小没有方向的量。
求和时按算术法则相加。
题型分类深度解析【例1】一物体受到三个共面共点力 F1、 F2、 F3 的作用,三力的矢量关系如图所示(小方格边长相等),则下列说法正确的是A.三力的合力有最大值 F1+F2+F3,方向不确定B.三力的合力有唯一值 3F3,方向与 F3 同向C.三力的合力有唯一值 2F3,方向与 F3 同向D.由题给条件无法求出合力大小【参考答案】 B【详细解析】考查力的平行四边形定则。
对于给定的三个共点力,其大小、方向均确定,则合力的大小唯一、方向确定,排除AC;根据图表,可先作出 F1、F2的合力,不难发现 F1、 F2的合力方向与 F3同向,大小等于 2F3,根据几何关系可求出合力大小等于3F3,B 对。
变式练习1.三个共点力大小分别是 F1、F2、F3,关于它们的合力 F 的大小,下列说法中正确的是A. F 大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3B. F至少比 F1、 F2、 F3 中的某一个大C.若 F1:F2:F3=3:6:8 ,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零D.若 F1:F2:F3=3:6:2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零分解的【答案】 C2.两个共点力 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【答案】 B【解析】由于合力大小为:| F1–F2| ≤F≤|F1+F2| ,可通过以下表格对选项进行分析例 2 】如图所示,质量为 M 的斜面体 A放在粗糙水平面上,用轻绳拴住质量为 m 的小球B置于斜面上,整个系统处于静止状态,已知斜面倾角及轻绳与竖直方向夹角均为θ=30°。
不计小球与斜面间的摩擦,则3A.轻绳对小球的作用力大小为 mg3B.斜面对小球的作用力大小为 2 mgC.斜面体对水平面的压力大小为(M+m)g【参考答案】 AD【详细解析】以 B 为研究对象,受力如图甲所示。
由几何关系知θ=β=30°;根据受力平衡3可得F T=F N= mg;以斜面体为研究对象,其受力如图乙所示,由受力平衡得F N1=Mg +F N′ cos3变式练习1.将物体所受重力按力的效果进行分解,下列图中错误的是答案】 C【解析】 A 项中物体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力 G 1 和沿斜面向下使物体向下滑的分力 G 2;B 项中物体的重力分解为沿两条细绳使细绳张紧的分力 G 1 和 G 2,A 、B项图均画得正确。
C 项中物体的重力应分解为垂直于两接触面使物体压紧两接触面的分力G 1和 G 2,故 C 项图画错。
D 项中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力 G 1和沿绳向下使绳张紧的分力 G 2,故 D 项图画得正确。
2.如图所示,将力 F 分解为 F 1和 F 2两个分力,已知 F 1的大小和 F 2与 F 之间的夹角α,且 α为 锐角,则A .当 F 1>Fsin α时,一定有两解B .当 F 1=Fsin α时,有唯一解C .当 F 1<Fsin α时,无解D .当 Fsin α<F 1<F 时,一定有两解【答案】 BCD1θ=Mg+ mg ,F =F ′ 3 si θn = 3 mg ,故 BC 两选项AD 选项正确。
3.如图所示,斜劈静止在水平地面上,有一物体沿斜劈表面向下运动,重力做的功与克服力做的功相等。
则下列判断中正确的是A.物体可能加速下滑B.物体可能受三个力作用,且合力为零C.斜劈受到地面的摩擦力方向一定水平向左D.撤去 F 后斜劈一定受到地面的摩擦力【答案】 B【解析】对物体受力分析如图。
由重力做的功与克服力 F 做的功相等可知,重力的分力 G1=F1,若斜劈表面光滑,则物体匀速运动,若斜劈表面粗糙,则物体减速运动,故 A错误,B 正确。
若 F N 与 F f 的合力方向竖直向上,则斜劈与地面间无摩擦力, C 错误。
撤去 F 后,若 F N 与F f的合力方向竖直向上,则斜劈与地面间无摩擦力,故 D 错误。
4.一个底面粗糙、质量为M 的劈放在粗糙的水平面上,劈的斜面光滑且与水平面成30 °角;现用一端固定的轻绳系一质量为m 的小球,小球放在斜面上,小球静止时轻绳与竖直方向的夹角也为 30°,如图所示,试求:1)当劈静止时绳子的拉力大小。
2)当劈静止时地面对劈的摩擦力的大小。
答案】( 1) T 3mg ( 2) f 3 mg (3) k 3m3 6 6M 3m解析】(1)以小球为研究对象,受力分析如图所示,对T和 mg进行正交分解。
由物体的平衡条件可知: T cos 30 =mg sin 30得: T 3mg(2)以劈和小球整体为研究对象,整体受力情况如图所示由物体平衡条件可得: f T cos60 = 3mg6( 3)为使整个系统静止,要求f kF N T cos 60而 F N Tsin 60 (M m)g【例 3】 关于矢量和标量,下列说法中正确的是A .标量只有正值,矢量可以取负值B .标量和矢量无根本区别C .标量和矢量,一个有大小无方向、另一个有大小也有方向D .当物体做单方向的直线运动时,标量路程和矢量位移是一回事【参考答案】 C【详细解析】 标量只有大小没有方向,但有正负之分。
矢量可以用符号表示方向,故 A 错 误;矢量与标量有两大区别:一是矢量有方向,标量没有方向;二是运算法则不同,矢量运算 遵守平行四边形定则,标量运算遵守代数加减法则,故 B 错误, C 正确;当物体做单向直线运 动时,标量与矢量大小相等,但两者不是一回事,故 D 错误。
变式练习1.物理量有矢量和标量,下列描述正确的是A .位移是矢量B .力是标量C .功是矢量D .速度是标量【答案】 A【解析】 位移是既有大小又有方向的量,是矢量,故 A 正确;力是既有大小又有方向的量, 是矢量,故 B 错误;功是只有大小没有方向的量,是标量,故 C 错误。