高一物理力的合成與分解人教版知識精講

2021-03-04 05:48:15 字數 3551 閱讀 7569

二. 知識要點:

理解力的合成和合力的概念。掌握力的平行四邊形定則。會用作圖法求共點力的合力,會用三角形知識計算合力。

知道合力大小與分力間夾角關係,知道向量概念。理解力的分解和分力概念。理解力的分解是力的合成的逆運算,遵循力的平行四邊形定則。

能根據力的實際作用效果進行力的分解。會計算分力大小。

三. 學習中注意點:

(一)力的合成、合力與分力

1. 合力與分力:如果乙個力作用在物體上,產生的效果,與另外幾個力同時作用於這個物體上產生的效果相同,原來的乙個力就是另外幾個力的合力。另外幾個力叫分力。

合力是幾個力的等效力,是互換的,不是共存的。

2. 共點力:幾個力的作用點相同,或幾個力的作用線相交於乙個點,這樣的力叫共點力。

3. 力的合成:求幾個共點力的合力的過程叫力的合成。

力的合成就是在保證效果相同的前提下,進行力的替代,也就是對力進行化簡,使力的作用效果明朗化。

現階段只對共點(共面)力進行合成。

4. 平行四邊形定則:兩個共點力的合力與分力滿足關係是:以分力為鄰邊做平行四邊形,以共點頂向另一頂點做對角線,即為合力。這種關係叫平行四邊形定則。

5. 力的合成方法:幾何作圖法,計算法。

6. 多個力的合成先取兩個力求合力,再與第三個力求合力,依次進行下去直到與最後乙個分力求得的合力就是多個力的合力。

7. 力是向量:有大小有方向遵循平行四邊形定則。凡向量有大小有方向還要遵循平行四邊形定則。

(二)力的分解

1. 力的分解:由乙個已知力求分力的過程叫力的分解。

2. 力的分解中分力與合力仍遵循平行四邊形定則,是力的合成的逆運算。

3. 分解乙個力時,對分力沒有限制,可有無數組分力。

4. 分解力的步驟

(1)根據力作用效果確定分力作用的方向,作出力的作用線。

(2)根據平行四邊形定則,作出完整的平行四邊形。

(3)根據數學知識計算分力

5. 乙個力分解為二個分力的幾種情況

(1)已知合力及兩分力方向,求分力大小,有唯一定解。

(2)已知合力及乙個分力的大小方向,求另一分力大小方向,有唯一定解。

(3)已知合力及乙個分力方向,求另一分力,有無陣列解,其中有一組是另一分力最小解。

(4)已知合力和乙個分力的方向,另一分力的大小,求解。

如已知合力f,乙個分力f1的方向,另一分力f2的大小,且f與f1夾角()可能有一組解,可能有兩組解,也可能無解。

(5)已知合力及兩個分力大小,求分力(方向)

可能一組解,可能兩組解,也可能無解。

【典型例題】

[例1] 兩個力大小均為100n,夾角為,求合力。

解法一:幾何方法

(1)取2cm表示50n。

(2)作兩分力,夾角。

(3)作平行四邊形(另兩邊畫虛線)

(4)作對角線量出長度,得6.9cm,。

(5)量得(可以證明)。

解法二:計算

作力的示意圖

(n)合力大小為173n,與分力夾角均為

∴ [例2] 試證,分力大小為f1f2,合力大小為f,

幾何法:以f1f2為鄰邊做平行四邊形,f為對角線,平行四邊形對邊相等

在中,由三角形三邊關係

,當同向時,

,當反向時,(若則)

代數法: 為兩分力夾角

當時,時, 推論:若三個力合力為0,其中乙個力與另兩力的合力大小相等。其中,。

[例3] 放在斜面上的物體受到水平推力f,斜面傾角為,求f的分力(見圖3—1)

圖3—1

解:推力f的作用一是使物體沿面有運動(或運動趨勢)因此,沿斜面方向有f的分力f1,向右推物體使物體對斜面壓力變化,f有垂直斜面的分力f2。

[例4] 三角支架頂端懸一重g的物體,見圖3—2,求重物的拉力對支架作用大小。

圖3—2

解:重物拉力作用在支架上ac、bc形變只是長度的改變,從而發生乙個微小形變,ac是伸長形變,bc是壓縮形變。

∴ 分力方向如圖示

[例5] 斜面傾角為,物體沿斜面勻速下滑。證明:物體與斜面間摩擦因數。

證明:物體沿斜面下滑受三個力,重力g,滑動摩擦力f,斜面支援力fn。重力使物體沿斜面下滑,壓緊斜面。

∴ 重力的分力為,如圖3—3示

沿斜面勻速滑動,

又∴ ∴

圖3—3

【模擬試題】

1. 兩個大小相等同時作用於乙個物體上的兩個力,當它們之間夾角為時,其合力大小為f,當兩力夾角為時,合力大小為( )

a. 2f b. f c. f d. f

2. 質量為8kg的物體,放在水平面上受到水平推力f=10n的作用,向右運動見圖3—4所示。若物體與水平面間的摩擦因數,物體所受到的合力為( )(g取10n/kg)

a. 大小為2.0n,水平向右b. 大小為2.0n,水平向左

c. 大小為12.8n,水平向右 d. 0

圖3—4

3. 下列各組共點力在乙個平面內,合力可能為0的是( )

a. 15n、5n、6nb. 3n、6n、4n

c. 2n、7n、10nd. 11n、7n、14n

4. 在乙個平面內的6個共點力,相鄰力的夾角均為,大小如圖3—5示,則這6個力的合力為( )

a. 0b. 3n與6n的力同向

c. 3n與5n的力同向d. 6n與5n的力同向

圖3—5

5. 要將力f沿虛線分解為兩個分力,哪些是無法分解的( )

abcd

圖3—6

6. 在圖3—7中,球置於斜面與豎直擋板之間,把球的重力g分解為兩個分力,下述正確的是( )

a. 平行於斜面,垂直於斜面b. 垂直於斜面,垂直於擋板

c. 垂直於檔板,平行於斜面d. 平行於斜面,平行於擋板

圖3—7

7. 在圖3—8中,兩段繩的連線點懸一重物。保持ab繩水平方向不變,bc沿逆時針緩慢轉動,則ab、bc繩的拉力大小變化是( )

a. 增大,增大b. 減小,減小

c. 減小,先增大後減小 d. 減小,先減後增

圖3—8

8. 一段輕繩,一端固定在橋上,另一端系一重物g。用一輕桿加一滑輪支起繩某一點使繩與豎直方向成,如圖3—9所示。

若輕杆可繞o點轉動,輕杆與豎直方向成多大角能支撐住繩和重物,此時杆的支援力多大?

圖3—9

9. 兩人以水平拉力拉一物體沿地面上直線前進,若其中一人用力150n,與前進方向成。另一人對物體施加力的最小值是多大?與前進方向成多大角?

10. 圖3—10中,三角形支架ab⊥ca,bc與豎直方向成,ab、bc均為輕杆,重物g=100n。輕杆ab的拉力和bc的支援力各多大?

圖3—10

試題答案

1. b 2. a 3. b、d 4. d 5. b、c、d 6. b 7. b

8. 繩上各點拉力均為g,滑輪受繩壓力如下圖示,f=g,與繩的夾角均為。

∴ 輕杆與豎直方向成時,能支撐住繩和重物,支撐力大小為g。

9. f1方向一定,與f2合力方向與前進方向一致,f2與前進方向垂直時最小

大小為n(此時合力不是最大也不是最小)

10. 重物拉力分解為fa,fc

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