高考物理一轮复习-2.2力的合成与分解同步课件

高考物理一轮复习-2.2力的合成与分解同步课件第一页，共43页。一、力的合成1．合力与分力(1)定义：如果一个力__________跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的_____，那几个力就叫这个力的_____．(2)关系：合力和分力是一种_________关系．2．共点力：作用在物体的_______，或作用线的_______交于一点的力．3．力的合成：求几个力的_____的过程．4．力的运算法则产生的效果合力分力等效替代同一点延长线合力第一页第二页，共43页。(1)三角形定则：把两个矢量_________从而求出合矢量的方法．(如图2－2－1所示)(2)平行四边形定则：求互成角度的______的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作__________，这两个邻边之间的对角线就表示合力的_____和_____．首尾相连两个力平行四边形大小方向图2－2－1第二页第三页，共43页。思考感悟(1)合力一定大于分力吗？(2)作用在不同物体上的力能进行合成吗？提示：(1)合力可能大于分力，可能小于分力，也可能等于分力．(2)只有作用在同一物体上的共点力才能进行合成．第三页第四页，共43页。二、力的分解1．概念：求一个力的_____的过程．2．遵循的原则：__________定则或______定则．3．分解的方法(1)按力产生的_________进行分解．(2)_____分解．分力平行四边形三角形实际效果正交第四页第五页，共43页。一、共点力合成的方法1．作图法根据两个分力的大小和方向，再利用平行四边形定则作出对角线，根据表示分力的标度去度量该对角线，对角线的长度就代表了合力的大小，对角线与某一分力的夹角就可以代表合力的方向．如图2－2－2所示，F1＝45N，F2＝60N，F合＝75N，α＝53°.即合力大小为75N，与F1夹角为53°.图2－2－2第五页第六页，共43页。2．解析法根据力的平行四边形定则作出力的合成的图示，如图2－2－3所示．图2－2－3第六页第七页，共43页。第七页第八页，共43页。图2－2－4第八页第九页，共43页。第九页第十页，共43页。应用指导：如合成图或分解图为菱形，应转化为直角三角形计算．即时应用(即时突破，小试牛刀)1.(2010年高考广东卷)图2－2－5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FA、FB，灯笼受到的重力为G.下列表述正确的是()图2－2－5第十页第十一页，共43页。A．FA一定小于GB．FA与FB大小相等C．FA与FB是一对平衡力D．FA与FB大小之和等于G第十一页第十二页，共43页。第十二页第十三页，共43页。第十三页第十四页，共43页。2．三个共点力的合成(1)最大值：三个力同向时，其合力最大，为Fmax＝F1＋F2＋F3.(2)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Fmin＝0；如不能，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，Fmin＝F1－|F2＋F3|(F1为三个力中最大的力)．第十四页第十五页，共43页。特别提醒：(1)求合力时，要注意正确理解合力与分力的关系：①效果关系：合力的作用效果与各分力共同的作用效果相同，它们具有等效替代性．②大小关系：合力与分力谁大要视情况而定，不能形成合力总大于分力的定势思维．(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减去第三个较大的力．第十五页第十六页，共43页。第十六页第十七页，共43页。三、两种常用的分解方法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方向画出平行四边形；(3)最后由平行四边形和数学知识(如正弦定理、余弦定理、三角形相似等)求出两分力的大小．第十七页第十八页，共43页。2．正交分解法(1)正交分解方法把一个力分解为互相垂直的两个分力，特别是物体受多个力作用时，把物体受到的各力都分解到互相垂直的两个方向上去，然后分别求出每个方向上力的代数和．(2)运用正交分解法解题的步骤①正确选择直角坐标系，通常选择共点力的作用点为坐标原点，直角坐标x、y的选择应尽可能使更多的力落在坐标轴上．第十八页第十九页，共43页。②正交分解各力，即分别将各力投影到坐标轴上，分别求x轴和y轴上各力投影的合力Fx和Fy，其中Fx＝F1x＋F2x＋F3x＋…；Fy＝F1y＋F2y＋F3y＋….第十九页第二十页，共43页。图2－2－6第二十页第二十一页，共43页。特别提醒：在实际问题中进行力的分解时，有实际意义的分解方法是按力的实际效果进行的，而正交分解法则是根据需要而采用的一种方法，其主要目的是将一般的矢量运算转化为代数运算．第二十一页第二十二页，共43页。即时应用(即时突破，小试牛刀)3.如图2－2－7所示，轻绳AO和BO共同吊起质量为m的重物．AO与BO垂直，BO与竖直方向的夹角为θ，OC连接重物，则()图2－2－7第二十二页第二十三页，共43页。第二十三页第二十四页，共43页。解析：选AC.结点O受到的绳OC的拉力FC等于重物所受重力mg，将拉力FC沿绳AO和BO所在直线进行分解，两分力分别等于拉力FA和FB，如图所示，由力的图示解得：FA＝mgsinθ，FB＝mgcosθ.第二十四页第二十五页，共43页。例1、(2011年诸暨中学调研)如图2－2－8所示，绳与杆均不计重力，承受力的最大值一定．A端用绞链固定，滑轮O在A点正上方(滑轮大小及摩擦均可忽略)，B端吊一重物P，现施加拉力FT将B缓慢上拉(均未断)，在杆达到竖直前()图2－2－8题型一相似三角形法的应用第二十五页第二十六页，共43页。A．绳子越来越容易断B．绳子越来越不容易断C．杆越来越容易断D．杆越来越不容易断第二十六页第二十七页，共43页。图2－2－9第二十七页第二十八页，共43页。【答案】B【规律总结】相似三角形法一般处理三力作用下且三力不构成直角三角形的平衡(动态平衡)问题．第二十八页第二十九页，共43页。变式训练1如图2－2－10所示，固定在水平面上的光滑半球，球心O的正上方固定一个小定滑轮，细绳一端拴一小球，小球置于半球面上的A点，另一端绕过定滑轮．今缓慢拉绳使小球从A点滑向半球顶点(未到顶点)，则此过程中，小球对半球的压力大小FN及细绳的拉力FT大小的变化情况是()图2－2－10第二十九页第三十页，共43页。A．FN变大，FT变大B．FN变小，FT变大C．FN不变，FT变小D．FN变大，FT变小第三十页第三十一页，共43页。例2、如图2－2－11所示，用绳AC和BC吊起一重100N的物体，两绳AC、BC与竖直方向的夹角分别为30°和45°.求：绳AC和BC对物体的拉力的大小．图2－2－11题型二正交分解法的应用第三十一页第三十二页，共43页。【思路点拨】对物体受力分析，建立直角坐标系，然后对力进行正交分解，最后列方程求解Fx＝0，Fy＝0.第三十二页第三十三页，共43页。解题样板规范步骤，该得的分一分不丢！以物体C为研究对象，受力分析并建立如图2－2－12所示的正交坐标系．图2－2－12第三十三页第三十四页，共43页。第三十四页第三十五页，共43页。【名师归纳】一般情况下，应用正交分解建立坐标系时，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，但在本题中，由于两个未知量FAC和FBC与竖直方向夹角已知，所以坐标轴选取了沿水平和竖直两个方向．第三十五页第三十六页，共43页。例3、(2011年丽水模拟)如图2－2－13所示，在一个半圆环上用两根细线悬挂一个重G的物体，设法使OA线固定不动，将OB线从竖直位置沿半圆环缓缓移到水平位置OB′，则OA与OB线中受到的拉力FA、FB的变化情况是()图2－2－13题型三图解法分析动态变化问题第三十六页第三十七页，共43页。【思路点拨】本题重力作为分解的对象，它对两绳产生两个拉紧的效果，即两分力方向是沿绳所在直线的，先作初始的力分解平行四边形，然后根据OB绳的方向变化作出各位置的平行四边形，从图中判断各力的变化情况．第三十七页第三十八页，共43页。【解析】因为绳结点O受到重物的拉力F，所以才使OA绳和OB绳受力，因此将拉力F分解为FA和FB(如图2－2－14所示)．OA绳固定，则FA的方向不变，从OB向下靠近OB′的过程中，在B1、B2、B3三个位置，两绳受力分别为FA1和FB1、FA2和FB2、FA3和FB3.从图形上看出，FA逐渐变大，而FB却先减小后增大，当OB⊥OA时，FB最小．图2－2－14第三十八页第三十九页，共43页。【答案】D【规律总结】分析动态平衡中各力的变化情况是一种常见题型，其特点有：①合力大小和方向不变；②一个分力的方向不变．图解法具有简单、直观的优点．第三十九页第四十页，共43页。变式训练2如图2－2－15所示，绳OA、OB悬挂重物于O点，开始时OA水