初中物理尖子生自主招生培优讲义版块8 运动和力 专题8-4 力的合成 （学生版）

页专题8-4力的合成知识·解读一、力的合成1．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共同效果相同，这个力就叫做那几个力的合力，原来的几个力叫做分力．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)平行四边形定则：两个力合成时，以表示这两个力的有向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．如图所示，F表示F1与F2的合力．二、共点力1．定义：如果几个力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们的延长线交于一点，这样的一组力叫做共点力．2．力的合成的平行四边形定则，只适用于共点力．典例·解读例1、两个力F1和F2间的夹角为θ，两个力的合力为F.以下说法正确的是()A．若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F就越小B．合力F可能比任何一个分力都小C．合力F总比任何一个分力都大D．如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大【答案】B．【答案】B．【解析】若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F越大，故A错误；由力的合成方法可知，两个力合力的范围|F1－F2|≤F≤F1＋F2，所以合力有可能大于任一分力，也可能小于任一分力，还可能与两个分力都相等，故B正确，C错误；如果夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，合力可能增大，可能减小，如图所示，故D错误．例2、例2、如图所示，有五个力作用于同一点O，表示这五个力的有向线段恰好分别是构成一个正六边形的两邻边和三条对角线．已知F3＝10N，求这五个力的合力大小．【答案】【答案】30N．【解析】解法1：根据正六边形的对边平行且相等和三角形定则可知：F2和F5的合力等于F3；F1和F4的合力也等于F3，所以这5个力的合力等于3F3＝30N.解法2：由对称性知，F1和F5的夹角为120°，它们的大小相等，合力在其夹角的平分线上，合力的大小等于其分力的大小，故力F1和F5的合力F15＝eq\f(F3,2)＝5N．如图甲所示．同理，F2和F4的合力也在其角平分线上，由图中几何关系可知F24＝F3＋F1＝15N．故这五个力的合力F＝F3＋F15＋F24＝30N.解法3：利用正交分解法将力F1、F2、F4、F5沿F3方向和垂直F3的方向分解，如图乙所示．根据对称性知Fy＝0，合力F＝Fx＝3F3＝30N.总结提升总结提升多力合成的方法1、多个力的合成的基本方法仍是平行四边形定则．具体做法是先任选两个分力求出它们的合力，用求得的结果再与第三个分力求合力，直到将所有分力的合力求完．2、求解多分力的合力时，一般常见的合成技巧如下：(1)将共线的分力合成(方向相同或相反)；(2)将相互垂直的分力合成．(3)两分力大小相等，夹角为120°时，合力大小等于分力大小，方向沿它们的夹角的角平分线方向．知识深化知识深化一、合力与分力的关系两分力大小不变时，合力F随两分力夹角θ的增大而减小，随θ的减小而增大．(1)两分力同向(θ＝0°)时，合力最大，F＝F1＋F2，合力与分力同向．(2)两分力反向(θ＝180°)时，合力最小，F＝|F1－F2|，合力的方向与较大的一个分力的方向相同．(3)合力的取值范围：|F1－F2|≤F≤F1＋F2.合力可以大于某一分力，可能小于某一分力，也可能等于某一分力．二、共点力的平衡1．平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态．2．平衡条件：合外力等于0，即F合＝0.3．推论(1)二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向．(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向．(3)多力平衡：若物体在n个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意n－1个力的合力必定与第n个力等大、反向．例3、例3、如图，用相同的弹簧秤将同一个重物m分别按甲、乙、丙三种方式悬挂起来，读数分别是F1、F2、F3、F4，设θ＝30°，则有()A．F4最大B．F3＝F2C．F2最大D．F1比其他各读数都小【答案】C．【答案】C．【解析】对m分别进行受力分析，如图，根据三力平衡条件，三力中任意两个力的合力与第三个力等大反向，结合几何关系F1＝mgtan30°＝eq\f(\r(3),3)mg，F2＝eq\f(mg,cos30°)＝eq\f(2\r(3),3)mgF3＝eq\f(\f(1,2)mg,cos30°)＝eq\f(\r(3),3)mg，F4＝mg因此F2最大，故选C.说明：对于八年级的同还没有学习三角函数，也可以尝试用三角形的相关性质来解题。【答案】（1）气球的重力为1900N；（2）受到的阻力为100N．【解析】匀速竖直上升【答案】（1）气球的重力为1900N；（2）受到的阻力为100N．【解析】匀速竖直上升F浮=G+F阻①，匀速竖直下降G+200N=F浮+F阻②，把F浮=2000N代入①②组成方程组可得G=1900N，F阻=100N．例4、如图所示，一个载重气球在空气中匀速上升时，受到的竖直向上的浮力为2000N，若在所载重物中再加200N的物体，这时气球就能匀速下降，假设气球上升和下降时所受的浮力和阻力大小不变，则：（1）气球的重力为多少N？

（2）受到的阻力为多少N？例例5、如图所示的装置中，A、B、C三个木块质量分别为M、m和m0

，绳子不可伸长，且绳子和滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计。若木块B随木块A一起沿水平桌面做匀速运动，则可以判定(

)A.木块A与桌面之间有摩擦力，大小为m0gB.木块A与木块B之间有摩擦力，大小为m0gC.桌面对木块A，木块B对木块A都有摩擦力，两者方向相同，大小为m0gD.桌面对木块A、木块B对木块A都有摩擦力，两者方向相反，大小为m0g【答案】A．【答案】A．【解析】（1）对B受力分析，B受重力、支持力；因为B水平方向不受外力，因此B不会受到A对它的摩擦力，所以AB间没有摩擦力，故选项CD均错误；

（2）对整体受力分析可知，整体受C的拉力、重力、支持力，要使整体做匀速直线运动，A应受到地面对其向左的摩擦力，大小与绳子的拉力相同，故选项B错误；

（3）对C分析，可知C受重力与绳子的拉力而处于静止状态，故绳子的拉力为m0g；由此可知，物体A与桌面间的摩擦力大小为m0g，故A正确．

故选A．培优·训练1、关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是()A．F大小随F1、F2间夹角的增大而增大B．F大小随F1、F2间夹角的增大而减小C．F大小一定小于F1、F2中最大者D．F大小不能小于F1、F2中最小者2、两个共点力的大小分别为F1＝15N，F2＝8N，它们的合力大小不可能等于()A．9NB．25NC．8ND．21N3、如图所示，三个大小相等的力F，作用于同一点O，则合力最小的是()4、(多选)如图所示，两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上，两绳与竖直方向的夹角都为45°，日光灯保持水平，所受重力为G.则()A．两绳对日光灯拉力的合力大小为GB．两绳的拉力和重力不是共点力C．两绳的拉力大小分别为eq\f(\r(2),2)G和eq\f(\r(2),2)GD．两绳的拉力大小分别为eq\f(G,2)和eq\f(G,2)第4题图第5题图5、(多选)如图所示，小球C置于光滑的半球形凹槽B内，B放在长木板A上，整个装置处于静止状态。在缓慢减小木板倾角θ的过程中，下列说法正确的是()A．A受到的压力逐渐变大B．A受到的摩擦力逐渐变大C．C对B的压力逐渐变大D．C受到两个力的作用6、关于两个大小不变的力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．合力大小不可能等于F1，也不可能等于F2C．两力F1、F2与F是物体同时受到的三个力D．F的大小随F1、F2间夹角的增大而增大7、7、如图所示，F1、F2是两个相互垂直的共点力，其中F1＝3N，F2＝4N，则F1、F2的合力大小为()A．2NB．5NC．10ND．12N8、两个大小相等的共点力F1、F2，当它们之间的夹角为90°时，合力的大小为20N，则当它们之间的夹角为120°时，合力的大小为()A．40NB．10eq\r(2)NC．20eq\r(2)ND．10eq\r(3)N9、两根长度相同、材料相同的细绳悬挂一块小黑板，以下四种挂法中，最容易拉断细绳的挂法是()10、10、如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角θ变化的图象，则这两个分力的大小可能为()A．1N和4NB．2N和3NC．1N和5ND．2N和4N11、同一物体在下列几组共点力作用下可能处于静止状态的是()A．3N、4N、5NB．3N、5N、9NC．4N、6N、11ND．5N、6N、12N12、用两个相同的足够大的水平力F将100个完全相同的木块夹在两个相同的竖直木板之间，所有木块都如图所示保持静止状态，每个木块的质量都为m，图中所有的接触面的动摩擦因素都为μ，则编号57和58号木块之间的摩擦力的大小为：（木块从左至右编号依次为1、2、3…98、99、100）（

）A.mgB.8mgC.7mgD.μF/100第12题图第13题图13、如图所示，C是水平地面，A、B是两个长方形物块，F是作用在物块B上沿水平方向的力，物体A和B以相同的速度做匀速直线运动。由此可知，关于A、B间摩擦力f1和B、C间摩擦力f2的分析中，正确的是（

）A.f1=0，f2≠0B.f1=0，f2=0C.f1≠0，f2=0D.f1≠0，f2≠014、一氢气球下系一重为G的物体P，在空中做匀速直线运动。如不计空气阻力和风力影响，物体恰能沿MN方向(如下图中箭头指向)斜线上升。图中OO′为竖直方向，则在图中气球和物体P所处的情况正确的是(

)A.B.C.D.15、如图所示，M是放在水平桌面上的物体，两边用细线通过滑轮与小盘相连．若在左盘中放重为G的砝码、右盘放重为2G的砝码，物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动；如果右盘中的砝码不变，要使物体M在水平桌面上以速度2v向左做匀速直线运动，则左盘中15、如图所示，M是放在水平桌面上的物体，两边用细线通过滑轮与小盘相连．若在左盘中放重为G的砝码、右盘放重为2G的砝码，物体M恰好以速度v向右做匀速直线运动；如果右盘中的砝码不变，要使物体M在水平桌面上以速度2v向左做匀速直线运动，则左盘中砝码的重应为（小盘重不计，绳子与轮的摩擦不计）(

)A.GB.2GC.3GD.4G16、研究表明：雨滴自高空由静止下落，雨滴下落过程中受空气阻力随其速度增大而增大，因此经过一段距离后将匀速下落，这个速度称为此物体下落的终极速度．假设每个雨滴可看成球形，每个雨滴的密度相同，雨滴下落过程中受到空气的阻力与雨滴的半径r的平方成正比，与下落速度v的平方成正比，即f阻=kr2v2，其中k为比例常数，对于常温下的空气，比例系数k=3.4×10﹣4Ns/m2。已知球的体积公式为V＝eq\f(4,3)πr3(r为半径)，g=10N/kg．每个雨滴最终都做匀速运动．如果两个雨滴的半径之比为1：4，则这两个雨滴的落地速度之比为（

）A.1：8B.1：4C.1：2D.1：117、如图所示，在同一水平面上，有表面粗糙程度相同、质量不同（mp＜mQ）的两个木块，按照甲、乙、丙、丁四种方式放置，分别在水平力F1，F2，F3和F4的作用下，做匀速直线运动，则下列关系式正确的是(

)A.F1＞F2B.F2＜F3C.F3＞F4D.F3＜F418、18、设有三个力同时作用在质点P上，它们的大小和方向相当于正六边形的两条边和一条对角线，如图所示，这三个力中最小的力的大小为F，则这三个力的合力等于()A．3FB．4FC．5FD．6F19、同时作用在某物体上的两个方向相反的共点力，大小分别为6N和8N，当8N的力逐渐减小到零的过程中，两力合力的大小()A．先减小后增大B．先增大后减小C．逐渐增大D．逐渐减小20、20、（多选）小娟、小明两人共提一桶水匀速前行，如图所示，已知两人手臂上的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶的总重力为G，则下列说法中正确的是()A．当θ为120°时，F＝GB．不管θ为何值，均有F＝eq\f(G,2)C．当θ＝0°时，F＝eq\f(G,2)D．θ越大时，F越小21、（多选）如图甲、乙、丙所示，三个物块质量相同且均处于静止状态．若弹簧秤、绳和滑轮的重力均不计，绳与滑轮、物块与半球面间的摩擦均不计，在图甲、乙、丙三种情况下，弹簧秤的读数分别是F1、F2、F3，则()A．F1>F2B．F1>F3C．F1＝F3D．F2>F322、如图所示，物体A和B的重力分别为11N和7N，不计弹簧秤、细线的重力和一切摩擦，则下列说法正确的是()A．弹簧秤的读数为14N，A对地面的压力为11NB．弹簧秤的读数为18N，A对地面的压力为0C．弹簧秤的读数为7N，A对地面的压力为4ND．弹簧秤的读数为0，A对地面的压力为11N第22题图第23题图23、(多选)如图所示，物体b在水平推力F作用下，将物体a挤压在竖直墙壁上，a、b均处于静止状态，下列说法正确的是()A．a对墙壁的摩擦力方向向下B．b对a的摩擦力方向向上C．增大水平推力F，a对墙壁的摩擦力变大D．增大水平推力F，b对a的摩擦力不变24、如图甲所示，放在水平地面上的物体，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物体运动速度v与时间t的关系如图乙所示．由图象可知当t＝1s时，物体处于_______状态.t＝3s时，物体受到的摩擦力为_