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2021年高考物理一轮复习考点
专题（06）力的合成与分解（解析版）
考点一共点力的合成
1．两个共点力的合成
|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，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F1＋F2＋F3.
(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．几种特殊情况的共点力的合成
4.
(1)作图法
(2)计算法
若两个力F1、F2的夹角为θ，如右图所示，合力的大小可由余弦定理得到：
F＝F21＋F22＋2F1F2cos θ，
tan α＝F2sin θ
F1＋F2cos θ
.
题型1合力范围的确定
【典例1】(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，现将水平面内的三个力同
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 N
C．物体可能仍保持静止
D．物体一定被拉动
【答案】ABC
【解析】两个2 N的力的合力范围为0～4 N，然后与3 N的力合成，则三力的合力范围为0～7 N，由于最大静摩擦力为5 N，因此可判定A、B、C正确，D错误．
【变式1】如图所示，位于斜面上的木块静止不动，则斜面对木块的支持力与摩擦力的合力方向为()
A．垂直斜面向上B．沿斜面向上
C．竖直向上D．竖直向下
【答案】C
【解析】木块受重力、支持力、摩擦力处于平衡，合力为零，则支持力和摩擦力的合力与重力等大反向，即合力的方向竖直向上，选项C正确，选项A、B、D错误.
题型2作图法的应用
【典例2】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．由题给条件无法求合力大小
【答案】B
【解析】先以力F1和F2为邻边作平行四边形，其合力与F3共线，大小F12＝2F3，如图所示，合力F12再与第三个力F3合成求合力F合．可见F合＝3F3.
【变式2】(多选)某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示1 N 的大小的力)，该物体所受的合外力大小正确的是 ( )
A ．甲图中物体所受的合外力大小等于5 N
B ．乙图中物体所受的合外力大小等于5 N
C ．丙图中物体所受的合外力大小等于0
D ．丁图中物体所受的合外力大小等于0 【答案】ABD
【解析】由力的平行四边形定则可知，甲图中三个力的合外力大小为5 N ，乙图中三个力的合外力大小为5 N ，丙图中三个力的合外力大小为6 N ，丁图中三个力的合外力大小为0.选项C 错误，A 、B 、D 正确． 题型3 计算法的应用
【典例3】 射箭是奥运会比赛项目之一，图甲为我国著名选手张娟娟的射箭场景．已知弓的顶部跨度为l ，弦均匀且弹性良好，其原长为l .发射时弦和箭可等效为图乙的情景，假设弓的跨度保持不变，箭在弦的正中间，弦夹在类似动滑轮的附加装置上，将箭发射出去．已知弦的劲度系数为k ，射箭时弦的最大长度为53l (弹
性限度内)，则箭被射出瞬间所受的最大弹力为(设弦的弹力满足胡克定律)( )
A.23kl
B.16
15kl C.3kl D ．2kl
【答案】B
【解析】弓弦的张力F ＝k ⎝⎛⎭⎫53l －l ＝2
3kl ，如题图乙所示，设弦与箭的夹角为θ，弦对箭的作用力F ′＝2F cos θ＝2·23kl ·45＝16
15
kl ，B 正确．
【变式3】如图所示，四个半径为r 、质量为m 的排球呈正四面体堆放在粗糙水平面上，四个排球紧密接触，
处于静止状态，最上面的排球与其余三个排球的摩擦不计，则上面的排球受到其他每个排球的作用力大小为( )
A.13mg
B.36mg
C.63mg
D.66
mg 【答案】D
【解析】设下面每个排球对上面的排球作用力大小为F ，方向与水平方向夹角为θ，则3F sin θ＝mg ①，四个排球呈正四面体堆放，由几何知识可知sin θ＝63 ②，联立①②解得F ＝6
6mg ，选项D 正确，A 、B 、C 错误． 【提 分 笔 记】
两种求解合力的方法的比较
(1)作图法求合力，需严格用同一标度作出力的图示，作出规范的平行四边形，才能较精确地求出合力的大小和方向．
(2)计算法求合力，只需作出力的示意图，对平行四边形的作图要求也不太严格，重点是利用数学方法求 解，往往适用于两力的夹角是特殊角的情况． 考点二 力的分解 1．效果分解法
按力的作用效果分解(思路图)
2．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)建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(使尽量多的力分布在坐标轴上)；在动力学中，往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系． (3)方法：物体受到多个力F 1、F 2、F 3、…作用，求合力F 时，可把各力向相互垂直的x 轴、y 轴分解． x 轴上的合力F x ＝F x 1＋F x 2＋F x 3＋… y 轴上的合力F y ＝F y 1＋F y 2＋F y 3＋…
合力大小F ＝F 2x ＋F 2
y
合力方向：与x 轴夹角为θ，则tan θ＝F y F x
.
