高一力的合成与分解
- 格式:doc
- 大小:708.51 KB
- 文档页数:7
高一物理力的合成和分解知识点力的合成和分解是高中物理中一个非常重要的知识点,它是力学研究的基础。
在这篇文章中,我们将探讨力的合成和分解的概念、方法以及应用。
一、力的合成力的合成是指将多个力合成为一个力的过程。
当多个力作用于同一个物体时,可以将它们合成为一个等效的力。
1.1 向量图示法向量图示法是力的合成的一种常用方法。
我们将多个力用箭头表示,箭头的长度代表了力的大小,箭头的方向表示了力的方向。
将多个力的箭头连在一起,起点为物体的起始位置,终点为物体的终止位置,最后结果的箭头即为合成力。
1.2 分解求合分解求合是另一种常用的力的合成方法。
对于平行四边形法则中的图形,我们可以用三角形法则将合力分解为两个分力。
分解时,需要确定一个参考方向,将合力拆分为垂直于参考方向的两个分力。
二、力的分解力的分解是指将一个力分解为平行或垂直于某一方向的两个力的过程。
力的分解可以将一个复杂的问题简化为两个相对简单的问题,便于计算。
2.1 平行分解平行分解是将一个力分解为平行于某一参考方向的两个力的过程。
利用力的平行四边形法则,我们可以通过确定一个参考方向,将合力拆分为两个平行力。
2.2 垂直分解垂直分解是将一个力分解为垂直于某一参考方向的两个力的过程。
利用力的三角形法则,我们可以通过确定一个参考方向,将合力拆分为一个垂直于参考方向的力和一个平行于参考方向的力。
三、力的合成和分解的应用力的合成和分解在物理学中有广泛的应用。
下面我们将介绍几个常见的应用。
3.1 平面力问题在平面力问题中,物体受到多个平面力的作用。
利用力的合成和分解的方法,可以将这些力合成为一个等效力,从而简化问题的求解。
3.2 斜面上的力在斜面上,一个物体同时受到重力和斜面给予的支持力的作用。
利用力的分解,我们可以将这两个力分解为平行于斜面和垂直于斜面的两个力,以便求解问题。
3.3 物体受力平衡问题在物体受力平衡问题中,物体受到多个力的作用,且力的合力为零。
高一物理力的合成与分解计算公式归纳力的合成与分解是高一物理教材重要学习内容,下面是店铺给大家带来的高一物理力的合成与分解计算公式归纳,希望对你有帮助。
高一物理力的合成与分解计算公式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)1/23.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。
高一物理学习方法一、课前认真预习预习是在课前,独立地阅读教材,自己去获取新知识的一个重要环节。
课前预习未讲授的新课,首先把新课的内容都要仔细地阅读一遍,通过阅读、分析、思考,了解教材的知识体系,重点、难点、范围和要求。
对于物理概念和规律则要抓住其核心,以及与其它物理概念和规律的区别与联系,把教材中自己不懂的疑难问题记录下来。
二、主动提高效率的听课带着预习的问题听课,可以提高听课的效率,能使听课的重点更加突出。
课堂上,当老师讲到自己预习时的不懂之处时,就非常主动、格外注意听,力求当堂弄懂。
同时可以对比老师的讲解以检查自己对教材理解的深度和广度,学习教师对疑难问题的分析过程和思维方法,也可以作进一步的质疑、析疑、提出自己的见解。
三、定期整理学习笔记在学习过程中,通过对所学知识的回顾、对照预习笔记、听课笔记、作业、达标检测、教科书和参考书等材料加以补充、归纳,使所学的知识达到系统、完整和高度概括的水平。
高一物理力的合成和分解1、力的合成利用一个力(合力)产生的效果跟几个力(分力)共同作用产生的效果相同,而做的一种等效替代。
力的合成必须遵循物体的同一性和力的同时性。
2、(1)合力和分力: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,这个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力。
合力与分力的关系是等效替代关系,即一个力若分解为两个分力,在分析和计算时,考虑了两个分力的作用,就不可考虑这个力的作用效果了;反过来,若考虑了合力的效果,也就不能再去重复考虑各个分力的效果。
3、(2)共点力:物体同时受几个力作用,如果这些力的作用线交于一点,这几个力叫共点力。
如图(a)所示,为一金属杆置于光滑的半球形碗中。
杆受重力及A、B两点的支持力三个力的作用;N1作用线过球心,N2作用线垂直于杆,当杆在作用线共面的三个非平行力作用下处于平衡状态时,这三力的作用线必汇于一点,所以重力G的作用线必过N1、N2的交点0;图(b)为竖直墙面上挂一光滑球,它受三个力:重力、墙面弹力和悬线拉力,由于球光滑,它们的作用线必过球心。
(3)4、力的合成定则:a、平行四边形定则:求共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段为邻边作平行四边形,它的对角线即表示合力的大小和方向,如图a。
b、三角形定则:求F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的有向线段首尾相接,从F1的起点指向F2的末端的有向线段就表示合力F的大小和方向,如图b。
5、力的分解(1)在分解某个力时,要根据这个力产生的实际效果或按问题的需要进行分解;(2)有确定解的条件: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与方向,求另一个分力的大小和方向.(有一组解或两组解)③已知合力、一个分力F1的大小与另一分力F2的方向,求F1的方向和F2的大小.(有两个或唯一解)(3)力的正交分解:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。
第三讲 力的合成与分解知识点一:力的合成合力与分力:如果一个力作用在物体上,它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,而那几个力叫做这个力的分力 力的合成:求几个已知力的合力叫做力的合成①共点力:几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力 ②平行四边形定则:根据两个分力的大小和方向,用力的图示法,从力的作用点起,按同一标度作出两个分力 F 1、F 2,以F 1、F 2为邻边作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向③矢量三角形法则:将两分力F 1、F 2首尾相接(有箭头的叫尾,无箭头的叫首),由F 1的首端指向F 2的尾端 的有向线段即为合力F 的大小及方向二力合成:2121F FF F F +≤≤-合,θ越大,F 合越小 ①当︒=0θ时,即两个力的方向一致,21F F F +=合,为最大②当︒=180θ时,即二力方向相反,21-F F F =合,为最小,且方向与较大的力的方向一致③当︒=90θ时,2221F F F +=合,12tan F F =θ④当︒=120θ,且F 1=F 2时,F 合=F 1=F 2,合力的方向在两分力的夹角平分线上 题型一、概念理解1. 关于两个大小不变的共点力与其合力的关系,下列说法正确的是( )A 合力大小随两力夹角增大而增大B 合力的大小一定大于分力中最大者C 两个分力夹角小于180°时,合力大小随夹角减小而增大D 合力的大小不能小于分力中最小者 2、 关于共点力,下列说法中不正确的是( )A 作用在一个物体上的两个力,如果大小相等,方向相反,这两个力是共点力B 作用在一个物体上的两个力,如果是一对平衡力,则这两个力是共点力C 作用在一个物体上的几个力,如果它们的作用点在同一点上,则这几个力是共点力D 作用在一个物体上的几个力,如果它们力的作用线汇交于同一点,则这几个力是共点力 3、 关于两个分力F 1、F 2与它们的合力F ,下列说法中正确的是( )A 合力F 的作用效果一定与F 1 , F 2共同作用产生的效果相同B F 1、 F 2一定是同种性质的力C F 1、 F 2 不一定是同一个物体受的力D F 1、F 2与F 是物体同时受到的三个力 4、 关于合力与其两个分力的关系,下列说法正确的是( )A 合力的大小一定大于小的分力,小于大的分力B 合力的大小随分力夹角的增大而增大C 合力的大小一定大于任何一个分力D 合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力题型二、力的合成1. 如下图所示,F 1、F 2、F 3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是( )2. 作图求下图所示各种情况下三个力的合力大小( )3. 如图所示,重为100N 的物体在水平向左的力F =20N 作用下,以初速度v 0沿水平面向右滑行。
基本知识::1、运算法则:只有大小没有方向的物理量叫标量,运算法则是 ,既有大小,又有方向的物理量,叫 ,运算法则是 。
2、平行四边形定则:如果用___________________________________________________作平行四边形,那么,合力的大小和方向就可以用_____________________________来表示。
3、力的合成:①在F 1、F 2大小一定时,θ角越大,合力越 。
②合力的取值范围:┃F 1—F 2┃≤F ≤F 1+F 2;如果θ没有限制,F 可以取该范围内的任意值么? 。
③合力与分力的大小关系怎么样?4、力的分解:分解某个力时,一般按照这个力 分解;①已知合力和两个分力的方向,求两个力的大小,有 组解;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 组解; ③已知合力和一个分力的大小和另一个分力的方向,有 组解;④①已知合力和两个分力的大小,求两个力的方向时,有 组解;5、求合力的方法(1)作图法。
作图法是先作力的图示,然后根据平行四边形定则作,再根据相同的标度,确定出合力的大小,再用量角器量出角度的大小,即合力的方向。
(2)公式法。
公式法是根据合力和分力的大小关系,用公式F F F F F =++1222122cos α tan sin cos θαα=+F F F 212 或用正弦定理、相似三角形的规律等数学知识来求合力大小和方向的方法。
(3)正交分解法。
正交分解法就是把力沿着两个选定的互相垂直的方向上先分解,后合成的方法。
其目的是便于运用普通代数运算公式来解决适量的运算,它是处理合成和分解复杂问题的一种简便方法。
6、求分力的方法(1)分解法。
一般按力对物体实际作用的效果进行分解的方法。
(2)图解法。
根据平行四边形定则,作出合力与分力所构成的首尾相接的矢量三角形,利用边、角间的关系分析力的大小变化情况的方法。
7、 物体的平衡(1)平衡状态分为:________,和____________两种情况。
高一力的合成与分解一、力的合成1. 概念- 力的合成是求几个力的合力的过程。
如果一个力的作用效果与几个力共同的作用效果相同,这个力就叫做那几个力的合力。
- 例如,两个人共同拉一个物体,可以等效为一个力拉这个物体,这个等效的力就是那两个人拉力的合力。
2. 平行四边形定则- 求两个互成角度的共点力的合力,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方向。
- 假设两个力F_1和F_2,它们的夹角为θ,根据平行四边形定则,合力F的大小为F = √(F_{1)^2+F_{2}^2+2F_{1}F_{2}cosθ},合力的方向可以用tanα=frac{F_{2}sinθ}{F_{1} + F_{2}cosθ}来确定(α是合力F与F_1的夹角)。
3. 特殊情况- 当两个力同向时,合力F = F_1+F_2,方向与这两个力的方向相同。
- 当两个力反向时,合力F=| F_1 - F_2|,方向与较大的力的方向相同。
二、力的分解1. 概念- 力的分解是力的合成的逆运算,求一个已知力的分力的过程。
- 例如,将一个斜面上物体所受的重力分解为沿斜面方向和垂直斜面方向的两个分力。
2. 遵循原则- 力的分解同样遵循平行四边形定则。
- 由于一条对角线可以作出无数个平行四边形,所以一个力可以分解为无数对分力。
3. 按效果分解- 这是力分解的一种常用方法。
根据力的实际作用效果来确定分力的方向。
- 例如,在斜面上的物体,重力产生两个效果:一是使物体沿斜面下滑,二是使物体紧压斜面。
所以将重力G分解为沿斜面方向的分力Gsinθ(θ为斜面倾角)和垂直斜面方向的分力Gcosθ。
4. 正交分解法- 把力沿着两个互相垂直的方向分解的方法。
- 建立直角坐标系,一般将x轴沿物体运动方向或某个已知方向,y轴垂直于x 轴。
- 设力F与x轴夹角为α,则F在x轴上的分力F_x = Fcosα,在y轴上的分力F_y=Fsinα。
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。
高中物理力的合成与分解公式高中物理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 (F1F2)2.互成角度力的合成:F=(F12+F22+2F1F2cos)1/2(余弦定理) F1F2时:F=(F12+F22)1/23.合力大小范围:|F1-F2|F|F1+F2|4.力的正交分解:Fx=Fcos,Fy=Fsin(为合力与x轴之间的夹角tg=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(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。
拓展延伸:机械振动与机械振动的传播公式1.简谐振动F=-kx {F:回复力,k:比例系数,x:位移,负号表示F的方向与x始终反向}2.单摆周期T=2(l/g)1/2 {l:摆长(m),g:当地重力加速度值,成立条件:摆角100;lr}3.受迫振动频率特点:f=f驱动力4.声波的波速(在空气中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波)5.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大6.波的干涉条件:两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)7.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕8.波速v=s/t=f=/T{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定}9.发生共振条件:f驱动力=f固,A=max,共振的防止和应用〔见第一册P175〕10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率与接收频率不同{相互接近,接收频率增大,反之,减小〔见第二册P21〕}注:(1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身;(2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处,减弱区则是波峰与波谷相遇处;(3)波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式;(4)干涉与衍射是波特有的;(5)振动图象与波动图象;(6)其它相关内容:超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。
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。
高中物理①相互垂直的两个力合成,合力大小为F=F21+F22.、大小相等的两个力合成,其平行四边形为菱形,对角线相互垂直,合力大小为用量角器量得∠COE=∠DOE所以合力方向竖直向下.(2)解析法:先画出力的平行四边形,如图乙所示,由于OE,两对角线垂直且平分,OD在力的平行四边形中,各线段的长度表示力的大小,则有F=2F1cos 30°=2×300×32N合力方向竖直向下.[针对训练1]两个大小分别为()A.F2≤F≤F1C.F1-F2≤F≤F1+F2答案 C[针对训练2]如图5所示,用一根长上,已知绳能承受的最大张力为)()的两个作用效果,并求它的两个分力.如图所示)OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间,OB绳与竖直方向的夹角为之间的关系为()解析本题中选解法一力的作用效果分解法绳子OC的拉力如图甲所示.可得F A=G tan θ,F B解法二正交分解法结点O受到三个力在水平方向和竖直方向分解F B cos θ=F C=G可解得F A=G tan解法三力的合成法B.F1=D.F2=cos.定义:把各个力沿相互垂直的两个方向进行分解的方法用途:求多个共点力的合力时,往往用正交分解法.建立直角坐标系;通常选择共点力的作用点为坐标原点,让尽可能多把不在坐标轴上的各力沿坐标轴方向进行正交分解.的关系式为:F=F2x+两根轻细绳b和c的一端连接于竖直墙上,上另施加一个方向与水平线成θ角的拉力的大小范围.(g取10解析作出物体F sin θ+F1sin θ-F cos θ-F2-F1cos由①式得F=mg sin由②③式得F=要使两绳都伸直,则有所以由③式得F由④式得F min=综合得F的取值范围为[针对训练4]如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为轻质支架等长,与竖直方向均成23mg3mg和对斜面的压力F2可分解为使物体沿斜面下滑的力F1和垂直于斜面使物体紧压斜面的力是重力的一个分力,不是(物体)对斜面的压力和F2是G的两个分力,错.物体放在光滑斜面上只受到重力B.F D.F解析物体受力如右图,F cos θ=F f,即.如图所示,重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上,将重力G分解为垂直斜面向下的力和平行斜面向下的力F2,那么().这是不可能的,因为小明根本没有用力去推衣橱.这是不可能的,因为无论如何小明的力气也没那么大B.mg sinθD.mg cosθF2cos θ2F9.在倾角为α的斜面上,一条质量不计的皮带一端固定在斜面上端,另一端绕过一中间有一圈凹槽的圆柱体,并用与斜面夹角为一切摩擦,圆柱体质量为m,求拉力①式应改为:F由③得F=mg1将④代入②,解得F N=mg cos α-10.如图所示,轻绳A端固定,将B答案15 4l解析如右图所示,以与滑轮接触的那一小段绳子为研究对象,在任何一个平衡位置都在滑轮对它的压力(大小为G)和绳的拉力F1、F2共同作用下静止.而同一根绳子上的拉力大小F1、F2总是相等的,它们的合力F T是重力G的平衡力,方向竖直向上.因此以F1、F2为分力作力的合成的平行四边形一定是菱形.利用菱形对角线互相垂直平分的性质,结合相似三角形知识可得d2∶l2=F12-G22∶F1,因为绳能承受的最大拉力是2G,所以d最大时F1=F2=2G,此时d2∶l2=15∶4,所以d最大为154l.§课后作业§1.小明想推动家里的衣橱,但使出了很大的力气也推不动,他便想了个妙招,如图所示,用A、B 两块木板,搭成一个底角较小的人字形架,然后往中央一站,衣橱居然被推动了!下列说法中正确的是()A.这是不可能的,因为小明根本没有用力去推衣橱B.这是不可能的,因为无论如何小明的力气也没那么大C.这有可能,A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力D.这有可能,但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力解析由小明所受重力产生的效果,小明的重力可分解为沿两个木板方向的分力,由于两个木板夹角接近180°,根据平行四边形定则,可知分力可远大于小明的重力,选项C正确.答案 C2.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 NB.F1=20 N,F2=20 NC.F1=2 N,F2=6 ND.F1=20 N,F2=30 N解析本题考查合力和分力之间的关系,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.答案 C3.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().C.0.5 D 受力分析如图甲所示,由题意得F T cos θ=F f1整体受力分析如图乙所示,由题意得2 C.3∶3块石块为研究对象,受力分析如图,石块静止,则.物块静止在固定的斜面上,分别按如下图所示的方向对物块施加大小相等的力四个图中的物块均处于平衡状态,都受到四个作用力:重力G、外力建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系,如图所示.分别列出物块的平衡方程可得到:A图中F f A=G sin θ;B图中F f B=+F)sin θ.B.物体可能受三个力作用D.物体一定受四个力作用角变大角变小B.mgD.F根据题意可知:两根轻绳与竖直杆间距正好组成等边三角形,对结点进行受力分析,根F T A方向不变,两绳拉力的合力重力大小和方向保持不变,如图所示,经分析可知,θ最小为。
力的合成与分解力的合成由平行四边形可知:F1、F2夹角变化时,合力F的大小和方向也发生变化。
(1)合力F的范围:|F1-F2|≤F≤F1+F2。
①两分力同向时,合力F最大,F=F1+F2。
②两分力反向时,合力F最小,F=|F1-F2|。
③两分力有一夹角θ时,如图甲所示,在平行四边形OABC中,将F2平移到F1末端,则F1、F2、F围成一个闭合三角由三角形知识可知;|F1-F2|<F<F1+F2。
综合以上三种情况可知:①|F1-F2|≤F≤F1+F2。
②两分力夹角越大,合力就越小。
③合力可能大于某一分力,也可能小于任一分力.力的分解力按作用效果分解的几个典型实例力的分解中定解条件将一个力F分解为两个分力,根据力的平行四边形定则,是以这个力F为平行四边形的一条对角线作一个平行四边形,在无附加条件限制时可作无数个不同的平行四边形,这说明两个力的合力可唯一确定,一个力的分力不是唯一的,要确定一个力的两个分力,一定要有定解条件.(1)已知合力(大小、方向)和两个分力的方向,则两个分力有唯一确定的值.如图甲所示,要求把已知力F分解成沿OA、OB方向的两个分力,可从F的矢(箭头)端作OA、OB的平行线,画出力的平行四边形得两个分力F1、F2.(2)已知合力(大小、方向)和一个分力(大小、方向),则另一个分力有唯一确定的值.如图乙所示,已知F(合力),分力F1,则连接F和F1的矢端,即可作出力的平行四边形得另一个分力F2.(3)已知合力(大小、方向)和两分力大小,则两分力有两组解,如图所示,分别以O点和F的矢端为圆心,以F1、F2大小为半径作圆,两圆交于两点,作出三角形如图.(4)已知合力(大小、方向)和一个分力的方向,则另一分力无确定值,且当两分力垂直时有最小值.如图所示,假设F1与F的夹角为θ,分析方法如下:以F的尾端为圆心,以F2的大小为半径画圆,看圆与F1的交点即可确定解释的情形.①当F2<Fsinθ时,圆(如圆①)与F1无交点,无解;②当F2=Fsinθ时,圆(如圆②)与F1有一交点,故有唯—解,且F2最小;③当Fsinθ<F2<F时,圆(如圆③)与F1有两交点,有两解;④当F2>F时,圆(如圆④)与F1有一交点,有唯—解.知识点六:实验验证力的平行四边形定则注意事项:(1)弹簧测力计在使用前应检查、校正零点,检查量程和最小刻度单位。
(2)用来测量F1和F2的两个弹簧测力计应用规格、性能相同,挑选的方法是:将两只弹簧测力计互相钩着,向相反方向拉,若两弹簧测力计对应的示数相等,则可同时使用。
(3)使用弹簧测力计测拉力时,拉力应沿弹簧测力计的轴线方向,弹簧测力计、橡皮筋、细绳套应位于与木板平行的同一平面内,要防止弹簧卡壳,防止弹簧测力计或橡皮筋与纸面摩擦。
拉力应适当大一些,但拉伸时不要超出量程。
(4)选用的橡皮筋应富有弹性,能发生弹性形变,实验时应缓慢地将橡皮筋拉伸到预定的长度.同一次实验中,橡皮筋拉长后的结点位置必须保持不变。
(5)准确作图是本实验减小误差的重要一环,为了做到准确作图,拉橡皮筋的细绳要长一些;结点口的定位应力求准确;画力的图示时应选用恰当的单位标度;作力的合成图时,应尽量将图画得大些。
(6)白纸不要过小,并应靠木板下边缘固定,A点选在靠近木板上边的中点为宜,以使O点能确定在纸的上侧。
【典型例题】类型一、合力与分力的关系例1、关于F1、F2及它们的合力F,下列说法中正确的是( )A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B.两力F1、F2一定是同种性质的力C.两力F1、F2一定是同一个物体受到的力D.两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力【变式1】若两个共点力F1、F2的合力为F,则有( )A.合力F一定大于任何一个分力B.合力F至少大于其中的一个分力C.合力F可以比F1、F2都大,也可以比F1、F2都小D.合力F不可能与F1、F2中的一个大小相等【变式2】两个共点力的合力为F,如果它们之间的夹角θ固定不变,使其中一个力增大,则()A.合力F一定增大B.合力F的大小可能不变C.合力F可能增大,也可能减小D.当0°<θ<90°时,合力F一定减小类型二、两个力合力的范围例2、力F1=4N,方向向东,力F2=3N,方向向北.求这两个力合力的大小和方向.随两力夹角变化情况如图所示,则F1、F2的大小分别【变式1】有两个大小不变的共点力F1和F2,它们合力的大小F合为多少?【变式2】两个共点力的大小分别为F1和F2,作用于物体的同一点.两力同向时,合力为A,两力反向时,合力为B,当两力互相垂直时合力为( )A B D【变式3】在天花板下用等长的两根绳悬吊一重物,两根绳夹角为α=60°,每根绳对重物的拉力均为10N,求:绳子上拉力的合力和物重。
类型三、三个力求合力例3、大小分别是5N、7N、9N的三个力合成,其合力F大小的范围是()A.2N ≤F ≤20N B.3N≤ F ≤21N C.0N≤ F ≤20N D.0N ≤F ≤21N【变式1】如图所示,大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角).如图所示,这三个力的合力最大的是( )【变式2】物体同时受到同一平面内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.5 N,7 N,8 N B.5 N,2 N,3 NC.1 N,5 N,10 N D.10 N,10 N,10 N类型四、矢量三角形例4、如图所示,F1、F2、F3组成了一个三角形,下列说法正确的是()A.F3是F1、F2的合力B.F2是F1、F2的合力C.F1是F2、F3的合力D.以上都不对【变式1】设有5个力同时作用于质点o,它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和三条对角线,如图所示,则这5个力的合力等于其中最小力的()A、3倍B、4倍C、5倍D、6倍【变式2】如图所示的水平面上,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类型五、依据力的作用效果分解例5、假设物体沿斜面下滑,根据重力的作用效果将重力分解,关于分解后的两个分力,下列叙述正确的是()A.平行于斜面方向使物体沿斜面下滑的力B.垂直于斜面对斜面的压力C.垂直于斜面使物体压紧斜面的力D.物体至少要受到重力以及重力的两个分力三个力的作用【变式1】在光滑的斜面上自由下滑的物体受到的力是()A.重力、下滑力 B.重力和斜面的支持力C.重力、下滑力和斜面的支持力 D.重力、支持力、下滑力和正压力类型六、附加一些条件将力进行分解例6、一根长为L的易断的均匀细绳,两端固定在天花板上的A、B两点.若在细绳的C处悬一重物,已知AC>CB,如图所示.则下列说法中正确的应是( )A.增加重物的重力,BC段先断 B.增加重物的重力,AC段先断C.将A端往左移比往右移时绳子容易断 D.将A端往右移时绳子容易断【变式2】细绳悬挂一光滑球靠在竖直的墙壁上,球重为G,细绳与墙夹角为α。
求:球对细绳的拉力T和对墙的压力P。
类型七、验证力的平行四边形定则实验步骤的考查例7、在做完“验证力的平行四边形定则”实验后,某同学将其实验操作过程进行了回顾,并在笔记本上记下如下几条体会,你认为他的体会中正确的是()A.用两只弹簧秤拉橡皮条时,应使两细绳套间的夹角为900,以便算出合力的大小B.用两只弹簧秤拉时合力的图示F与用一只弹簧秤拉时图示不完全重合,在误差允许范围内,可以说明“力的平行四边形定则”成立C.若F1、F2方向不变,而大小各增加1N,则合力的方向也不变,大小也增加1ND.在用弹簧秤拉橡皮条时,要使弹簧秤的弹簧与木板平面平行【变式】在做“互成角度的两个力的合力”实验时,橡皮条的一端固定在木板上,用两个弹簧秤把橡皮条的另一端拉到某一确定的O点。
以下操作中正确的是()A.同一次实验过程中,O点位置允许变动B.实验中,弹簧秤必须保持与木板平行,读数时视线要正对弹簧秤刻度C.实验中,先将其中一个弹簧秤沿某一方向拉到最大量程,然后只需调节另一弹簧秤拉力的大小和方向,把橡皮条另一端拉到O点D.实验中,把橡皮条的另一端拉到O点时,两个弹簧秤之间夹角应取90º,以便于算出合力大小【变式2】探究合力与分力关系的实验的原理是等效原理,其等效性是指( )A.使细绳在两种情况下发生相同的形变B.使两分力与合力满足平行四边形法则C.使两次橡皮条伸长的长度相等D.使两次橡皮条与两绳套的结点都与O点重合练习题1.关于F1、F2及它们的合力F,下列说法中正确的是()A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同B.两力F1、F2一定是同种性质的力C.两力F1、F2一定是同一个物体受到的力D.两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力2. 两个共点力的大小分别为F1和F2,作用于物体的同一点.两力同向时,合力为A,两力反向时,合力为B,当两力互相垂直时合力为()A B C D3. 水平横梁一端插在墙壁内,另一端装小滑轮B.一轻绳的一端C固定于墙壁上,另一端跨过滑轮后悬挂一质量m=10kg的重物,∠CBA=30°,如图所示,则滑轮受到绳子的作用力为(g=10N/kg)()A.50 N B.C.100 N D.N4. 物体同时受到同一平面内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.5 N,7 N,8 N B.5 N,2 N,3 NC.1 N,5 N,10 N D.10 N,10 N,10 N5. 2008年北京奥运会,我国运动员陈一冰勇夺吊环冠军,其中有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环,然后身体下移,双臂缓慢张开到如图所示位置,则在两手之间的距离增大过程中,吊环的两根绳的拉力T(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化情况为()A .T 增大,F 不变B .T 增大,F 增大C .T 增大,F 减小D .T 减小,F 不变6. 如图所示,物体M 在斜向右下方的推力F 作用下,在水平地面上恰好做匀速运动,则推力F 和物体M 受到的摩擦力的合力方向是( )A .竖直向下B .竖直向上C .斜向下偏左D .斜向下偏右8. 如图所示,光滑半球的半径为R ,有一质量为m 的小球用一细线挂靠在半球上,细线上端通过一个定滑轮,在用力将小球缓慢往上拉的过程中,细线对小球的拉力大小F 和小球紧压球面的力F 2变化情况是( )A .两者都变小B .两者都变大C .F 变小,F 2不变D .F 不变,F 2变小9. 如图所示,在细绳的下端挂一物体,用力F 拉物体,使细绳偏离竖直方向α角,且保持α角不变,当拉力F 与水平方向夹角β为多大时,拉力F 的值最小( )A .0β=B .2πβ= C .βα= D .2βα=10.如图所示,晾晒衣服的绳子两端分别固定在两根竖直杆上的A 、B 两点,绳子的质量及绳与衣架挂钩间的摩擦均忽略不计,衣服处于静止状态.如果保持绳子A 端、B 端在杆上位置不变,将右侧杆平移到虚线位置,稳定后衣服仍处于静止状态.则( )A .B 端移到B 1位置时,绳子张力不变 B .B 端移到B 2位置时,绳子张力变小C .B 端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变大D .B 端在杆上位置不动,将杆移动到虚线位置时,绳子张力变小1. 一个物体受三个力的作用,已知一个力是80 N ,指向东偏北30°的方向;一个力为40 N ,指向西北方向;一个力为20 N ,指向南方,求三个力的合力大小.。