高一物理人教必修1课件3.5力的分解

1、5力的分解,填一填,练一练,一、力的分解(见课本第64页) 1.定义:求一个力的分力叫作力的分解。 2.力的分解原则:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则。把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么,与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力。 3.力的分解依据: (1)一个力可以分解为两个力,若没有限制,同一个力可以分解为 无数对大小、方向不同的分力。 (2)在实际问题中,要依据力的作用效果分解。,填一填,练一练,二、矢量相加的法则(见课本第65、66页) 1.矢量:既有大小,又有方向,合成时遵守平行四边形定则或三角形定则的物理量。 2.标量:只有大小,没有方向,求

2、和时按照算术运算法则相加的物理量。 3.三角形定则:把两个矢量首尾相接,从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向。三角形定则与平行四边形定则实际上是一样的。(如图),填一填,练一练,填一填,练一练,(多选)生活中拉链在很多衣服上应用,图中是衣服上拉链的一部分,当我们拉拉链的时候,拉头与拉链接触处呈三角形,使很难直接分开的拉链拉开,关于其中的物理原理,以下说法正确的是() A.拉开拉链的时候,三角形的物体增大了拉拉链的拉力 B.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为两个较大的分力 C.拉开拉链的时候,三角形的物体将拉力分解为方向不同的两个分力 D.以上说法都不正

3、确,填一填,练一练,解析:拉头与拉链的接触处呈三角形,拉力分解为两个分力,如图所示,分力的大小大于拉力,且分力的方向不同,选项B、C正确,A、D错误。 答案:BC,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,对力的分解的讨论 如图,一个力F,如果没有限制条件,能分解为多少对分力?,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,力分解时有解或无解,关键看代表合力的对角线与给定 的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形),若能,即有解;若不能,则无解。具体情况有以下几种:,探究一,探究二

4、,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题1】已知两个共点力的合力为50 N,分力F1的方向与合力F的方向成30角,分力F2的大小为30 N。则() A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的 C.F2有两个可能的方向D.F2可取任意方向 解析:由于F2=30 NFsin 30=25 N,故由力的矢量三角形定则可知,F1可有两个值,F2有两个可能的方向,如图所示,故C对,A、B、D均错。 答案:C,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,

5、典例剖析,变式训练1把竖直向下的90 N的力分解为两个力,一个力在水平方向上且大小为120 N,另一个分力的大小为 () A.30 NB.90 N C.120 ND.150 N 解析:由题意,根据平行四边形定则作出力的分解示意图如图所示,根据勾股定理得 ,故选项A、B、C错误,D正确。 答案:D,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,力的效果分解 如图所示,取一根细线,将细线的一端系在左手中指上,另一端系上一个重物。用一支铅笔的一端顶在细线上的某一点,使铅笔保持水平,铅笔的另一端置于手掌心,细线的下段竖直向下。重物竖直向下拉细线的力产生什么作用效果?,探究一,探究二,

6、探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.根据一条对角线可以作出无数个平行四边形,即有无数组解,但在实际分解时,一般要按力的实际作用效果分解,具体思路是,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.按实际效果分解的几个实例:,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】 如图所示,一个质量为m=2 kg的均匀球体,放在倾角=37的光滑固定斜面

7、上,并被斜面上一个竖直的挡板挡住。求球体对挡板和斜面的压力。(g取10 N/kg),探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:球的重力产生了两个效果:使球垂直压紧斜面和使球垂直压紧挡板。如图所示,将球的重力G分解为垂直于斜面的分力F1和垂直于挡板的分力F2,则,答案:对挡板压力大小为15 N,方向向左;对斜面压力大小为25 N,方向垂直斜面向下,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练2如图所示,在用轻杆制成的三角形支架B点用一根细绳挂一个重力为120 N的重物G,已知=

8、30,求横梁BC和斜梁AB所受力的大小(A、C处为光滑铰链连接)。,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:竖直绳对B点的拉力大小等于物体的重力大小G,该力产生两个效果:拉AB的力FAB和压BC的力FBC,如图所示。由几何关系可得,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,力的正交分解法 如图所示,人拉物块向前加速运动,请思考: (1)物块受几个力?根据平行四边形定则求这几个力的合力简便吗? (2)用正交分解法求合力时,如何建立坐标系让计算时简单?,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检

9、测,问题导引,名师精讲,典例剖析,把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解叫力的正交分解法,在多个共点力作用下,运用正交分解法的目的是用代数运算公式来解决矢量的运算。在力的正交分解法中,分解的目的是求合力,尤其适用于物体受多个力的情况,力的正交分解的方法和步骤如下:,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题3】 在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19 N、40 N、30 N和15 N,方向如图所示,求它们的合力(si

10、n 37=0.6,cos 37=0.8)。,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:如图甲建立直角坐标系,把各个力分解到两个坐标轴上,并求出x轴和y轴上的合力Fx和Fy,有 Fx=F1+F2cos 37-F3cos 37=27 N Fy=F2sin 37+F3sin 37-F4=27 N,即合力的大小约为38.2 N,方向与F1方向成45夹角斜向上。 答案:合力的大小约为38.2 N,方向与F1方向成45夹角斜向上,探究一,探究二,探究三,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究三,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,4,5,1.(多选)将一个力F分解为两个

11、分力F1和F2,则下列说法中正确的是() A.F是物体实际受到的力 B.F1和F2两个力在效果上可以取代力F C.物体受到F1、F2和F三个力的作用 D.F是F1和F2的合力 解析:物体实际受到的力是F,按照合力与分力的等效替代关系,两个分力F1和F2在效果上与F相同,但不是物体实际受到的力。 答案:ABD,探究三,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,4,5,2.(多选)将力F分解为两个不为零的力,下列情况具有唯一解的是() A.已知两个分力的方向,并且不在同一直线上 B.已知一个分力的大小和另一分力的方向 C.已知两个分力的大小 D.已知一个分力的大小和方向 解析:力F分解为不共线的唯一一

12、对分力的条件为已知两个分力的方向或已知同一个分力的大小和方向,选项A、D正确。已知一个分力的大小和另一个分力的方向或已知两个分力的大小,力F一般可分解为两对分力,选项B、C错误。 答案:AD,探究三,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,4,5,3.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),下列四个图中,这三个力的合力最大的是() 解析:A选项中把F1平移到F2和F3的箭尾处,F1和F2构成的平行四边形的对角线正好和F3重合,即合力的大小为F3,方向与F3同向,则F1、F2、F3三个力的合力为2F3;同样的方法,B选项中把F3平移,可以求得合力为零;C选项中把F2平移,可以求得合力为2F1;D选项中把F3平移,可以求得合力为2F2,又因为图中的线段的长短表示力的大小,所以位于斜边上的F1最大。 答案:C,探究三,当堂检测,探究一,探究二,1,2,3,4,5,4.已知竖直平面内有一个大小为10 N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,则(),解析:画出坐标系及受力情况,如图所示,已知两分力方向,作出平行四边形,由三角形关系得Fx=Fcos 30=5 N,Fy=Fsin 30=5