高中物理3.5力的分解学案新人教版必修1

1 第三章 互相作用

5 力的分解

学习目的

1.知道力的分解的概念,知道力的分解是力的合成的逆运算.

2.通过实验理解、体验什么是力的作用效果.

3.掌握根据实际需要来确定分力的方向,强化“等效替代〞的物理思想.

4.会用作图法和直角三角形的知识求分力.

5.会用力的分解解决一些日常生活中的有关物理问题,有将物理知识应用于生活和消费理论的意识.

自主探究

1. 叫做力的分解.

2.力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守 .

3.在没有限制的情况下,同一个力可以分解为 的分力.

4.把两个共点力中的一个平移,使它们首尾相接,再用一个有向线段与两个力连接成一个三角形,第三边就是 ,这种把两个矢量首尾相接从而求出合矢量的方法,叫做 .

5.既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定那么(或三角形定那么)的物理量叫做 .只有大小,没有方向,求和时按照算术法那么相加的物理量叫做 .

合作探究

一、力的分解

活动探究:根据实际作用效果来确定分力方向.

用斜向上的力F拉物块,观察电子秤的示数变化.

说明:(1)观察现象,可以看到测力计示数变小,并且物体要向右运动.

(2)电子秤的读数减小,表示力F的一个分力竖直向上;物块程度滑动,表示力F的一个分力程度向右.

(3)根据作用效果画平行四边形分解力F.

考虑讨论以下几种情况物体重力的作用效果,并根据效果分解斜面上物体的重力G.

(1)放在程度支持面上的物体,重力的作用效果是 ; 2 (2)靠在竖直墙上的物体,重力的作用效果是 ;

(3)猜想放在斜面上的物体,重力的作用效果是 .

拓展延伸:高大的桥为什么需要很长的引桥?

1.在对力进展分解时,可以根据 来确定分力的方向.

2.分解力的一般步骤:

(1) ;

(2) ;

(3) ;

(4) .

二、矢量相加的法那么

1.位移的运算:如下图,一个人从A走到B,发生的位移是xAB,又从B走到C,发生的位移是xBC.画出人在整个过程中的位移xAC.

2.速度的运算:一发炮弹以速度v沿与程度方向成θ角发射,该速度的程度分速度vx= ;竖直分速度vy= .

3.三角形定那么的推演过程:根据平行四边形对边 的性质,力的平行四边形定那么可用更简单的力的三角形定那么来代替.

4.矢量与标量的根本区别在于它们遵从的运算法那么不同,矢量相加遵从 ;标量求和按照 .

课堂检测

1.关于合力与其两个分力的关系,以下说法中错误的选项是( )

2.如下图,重为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F1和平行斜面向下的力F2,那么( )

B.物体对斜面的压力方向与F1方向一样,大小为Gcosα

D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用 3 3.竖直平面内有一个大小为10N的力作用于O点,该力与x轴正方向之间的夹角为30°,与y轴正方向之间的夹角为60°,现将它分解到x轴和y轴方向上,那么( )

A.Fx=5N,Fy=5N

B.Fx=5N,Fy=5N

C.Fx=5N,Fy=5N D.Fx=10N,Fy=10N

4.如下图,两个体重一样的小孩甲、乙静止坐在秋千上,那么下面的表达正确的选项是( )

C.甲、乙绳子的拉力一样大

5.将一个大小为7N的力分解为两个力,其中一个分力的大小为4N,那么另一个分力的大小不可能是( )

6.如下图,细绳OM与ON所能承受的最大拉力一样,长度lOM>lON,那么在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断)( )

D.因无详细数据,故无法判断哪条绳先被拉断

7.如下图,将一个力F分解为F1和F2,F=10N,F1与F的夹角为37°,那么F2的最小值是(sin37°=0.6,cos37°=0.8)( )

A.4N

B.6N

C.8N

4 8.用两辆拖拉机拉一辆陷入泥坑的卡车,如下图,其中一辆拖拉机沿与卡车前进方向成45°角、大小为1000N的力F1拉卡车,另一辆拖拉机沿与卡车前进方向成30°角、大小为2×103N的力F2拉卡车,卡车开动后自身向前提供的动力为4×103N,三车同时作用,刚好使卡车脱离泥坑,那么卡车受到的阻力约为( )

×103N B.6.0×103N

C.5.6×103N D.6.7×103N

9.一个力分解为两个分力时,下面哪种情况只能得到一组唯一的解( )

A.两个分力的方向,并且不在同一直线上

10.如图,一个大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起同一桶水,那么以下说法正确的选项是( )

θ越大,那么小孩拉力越小

θ越大,那么小孩拉力越大

11.如下图,用12N的力拉一物体,拉力与程度面间的夹角是30°,那么拉力的程度分力是多大?竖直分力是多大?

12.城市中的路灯、无轨电车的供电线路等经常用三角形的构造悬挂,如图是这类构造的一种简化模型.图中硬杆OB可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动,钢索和杆的重力都可忽略.假如悬挂钢索AO能承受的最大拉力为2×104N,θ=30°,那么当杆BO处于程度位置,即垂直于竖直墙 5 面时,悬挂的物重不能超过多少牛?

参考答案

自主探究

3.无数对大小、方向不同

4.合力 三角形定那么

5.矢量 标量

合作探究

一、力的分解

2.确定所要研究的合力 分析合力的实际作用效果 确定两分力的方向 按平行四边形定那么进展分解

二、矢量相加的法那么

1.

θ vsinθ

4.平行四边形定那么 算术法那么

课堂检测

1.B 解析:合力与分力在作用效果上是一样的,它们可以互相交换,选项A正确;合力的大小范围是|F1-F2|≤F≤F1+F2,选项C、D正确,选项B错误.

2.B 解析:合力与分力是一种等效替代关系,假如用了两分力F1和F2,就不能再用真实力G,否那么力就多了.在对物体进展受力分析时,只分析物体实际受到的力,应选项D错误;某几个真实力的合力或某一真实力的分力,是为了研究问题方便而假想的力,实际上是不存在的,此题中真实力G的两分力F1和F2是实际上并不存在的力,应与其他实际力区别开来,选项A、C将两个并不存在的力“F1和F2”与真实力“物体对斜面的压力和物体受到的静摩擦力〞混为一谈,显然是错误的,只有选项B正确.

3.B 解析:画出坐标系及受力情况,如下图,两分力方向,作出平行四边形,由三角形关系得Fx=Fcos30°=5N,Fy=Fsin30°=5N.

4.B 解析:甲图中绳子的拉力F1=;乙图中将重力分解,如下图,F2=>F1. 6

5.D 解析:合力与两分力构成闭合矢量三角形,因此第三个力F3应满足:3N≤F3≤11N.

6.A 解析:由于lOM>lON,所以α>β,那么作出力分解的平行四边形如下图,由四边形的两个邻边的长短可以知道FON>FOM,所以在G增大的过程中,绳ON先断.

7.B 解析:F、F1和F2三个力构成一个三角形,如下图,由图可知,当F2⊥F1时,F2最小,此时F2=Fsin37°=10×0.6N=6N.

8.D 解析:卡车受到的阻力等于自身提供的动力与F1、F2的合力之和.F1、F2的合力为F=F1cos45°+F2cos30°=1000N+2×103×N=2.7×103N,所以卡车受的阻力F阻=F动+F=4×103N+2.7×103N=6.7×103N.

9.AD 解析:能以两分力为邻边组成唯一的平行四边形的情况下都有唯一的解.

10.AD 解析:合力与分力是等效的,所以大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力,选项A正确;但大人的拉力大小并不一定等于两个小孩的拉力大小之和,选项B错误;如下图,将重力分解,那么F=,可见,两个小孩两手臂夹角θ越大,那么小孩的拉力越大,选项C错误,选项D正确.

11.解析:斜向上的拉力产生程度方向和竖直方向的两个效果,把拉力向两个方向分解,那么可以求出

程度方向的分力F1=Fcos30°=6N

竖直方向的分力F2=Fsin30°=6N.

答案:6N 6N

12.解析:竖直绳上拉力等于物体的重力G,将该力分解为拉钢索AO的力FOA和压硬杆OB的力FOB.

由几何关系得G=FOAsinθ=2×104N×sin30°=1×104N

所以悬挂的物重不能超过1×104N. 7 答案:1×104N