【步步高】2020年高考物理大一輪 第二章 第3課時(shí) 力的合成與分解　受力分析 新人教版必修1

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1、第3課時(shí)　力的合成與分解　受力分析 導(dǎo)學(xué)目標(biāo) 1.會(huì)用平行四邊形定則進(jìn)行力的合成與分解.2.會(huì)用正交分解法進(jìn)行力的合成與分解.3.學(xué)會(huì)進(jìn)行受力分析的一般步驟和方法． 一、力的合成 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．有兩個(gè)力，一個(gè)是10 N，一個(gè)是2 N，它們的合力有可能等于5 N、10 N、15 N嗎？合力的最大值是多少？最小值是多少？ 2．兩個(gè)力互成30°角，大小分別是90 N和120 N．通過作圖求出合力的大小和方向．如果 這兩個(gè)力的大小不變，兩力間的夾角變?yōu)?50°，通過作圖求出合力的大小和方向． 3.兩個(gè)力F1和F2間的夾角為θ，兩力的合力為F.以下說(shuō)法是否正確？ (1)若F1和

2、F2大小不變，θ角越小，合力F就越大． (2)合力F總比分力F1和F2中的任何一個(gè)力都大． (3)如果夾角θ不變，F(xiàn)1大小不變，只要F2增大，合力F就必然增大． [知識(shí)梳理] 1．合力與分力 (1)定義：如果一個(gè)力的____________跟幾個(gè)力共同作用的效果相同，這一個(gè)力就叫那幾個(gè)力的________，那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的________． (2)邏輯關(guān)系：合力和分力是一種____________關(guān)系． 2．共點(diǎn)力：作用在物體上的____________________或作用線的________________交于一點(diǎn)的力． 3．力的合成：求幾個(gè)力的________的過程或

3、方法． 4．力的合成 (1)平行四邊形定則：求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2的合力，可以用表示F1、F2的有向線段為________作平行四邊形，平行四邊形的__________(在兩個(gè)有向線段F1、F2之間)就表示合力的________和________，如圖1甲所示． (2)三角形定則：求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2的合力，可以把表示F1、F2的線段________順次相接地畫出，把F1、F2的另外兩端連接起來(lái)，則此連線就表示________的大小和方向，如圖乙所示． 圖1 ：兩個(gè)共點(diǎn)力F1、F2的合力隨兩力的夾角如何變化？合力的最大值與最小值分別為多大？ 二、力的分解

4、 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 1．一個(gè)豎直向下的180 N的力分解為兩個(gè)分力，一個(gè)分力在水平方向上且等于240 N，求另一個(gè)分力的大小和方向． 2．已知力F的大小和方向，在以下三種條件下(如圖2所示)，通過作圖求兩個(gè)分力F1和F2. (1)圖甲，已知兩個(gè)分力的方向，即圖中α和β，求兩力的大?。? (2)圖乙，已知分力F1的大小和方向，求另一個(gè)分力F2的大小和方向． (3)圖丙，已知F1的方向和F2的大小，求F1的大小和F2的方向． 以上三種情況的解是否都是唯一的？ 圖2 [知識(shí)梳理] 1．概念：求一個(gè)力的________的過程． 2．遵循的原則：______________定則或___

5、_______定則． 3．分解的方法 (1)按力產(chǎn)生的________________進(jìn)行分解． (2)________分解． ：合力一定大于分力嗎？ 三、受力分析 [基礎(chǔ)導(dǎo)引] 畫出下列物體A(均處于靜止?fàn)顟B(tài))所受力的示意圖． [知識(shí)梳理] 1．定義：把指定物體(或研究對(duì)象)在特定的物理環(huán)境中受到的所有外力都分析出來(lái)，并畫出物體____________的示意圖的過程． 2．受力分析的一般順序 先分析________(重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力)，再分析__________(彈力、摩擦力)，最后分X 其他力. 考點(diǎn)一　力的分解方法 考點(diǎn)解讀 1．按力的

6、實(shí)際效果分解 按力的實(shí)際效果求分力的方法：先根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向，再根據(jù)兩個(gè)實(shí)際分力的方向畫出平行四邊形，并由平行四邊形定則求出兩個(gè)分力的大小． 2．按問題的需要進(jìn)行分解 (1)已知合力的大小和方向以及兩個(gè)分力的方向，可以唯一地作出力的平行四邊形，對(duì)力F進(jìn)行分解，其解是唯一的． (2)已知合力和一個(gè)分力的大小與方向，力F的分解也是唯一的． (3)已知一個(gè)分力F1的方向和另一個(gè)分力F2的大小，對(duì)力F進(jìn)行 分解，則有三種可能(F1與F的夾角為θ)．如圖3所示： 圖3 ①F2

7、 θ

8、力使滑塊B保持靜止，則工件受到的向上的彈 力多大？ 圖5 例2　F1、F2是力F的兩個(gè)分力．若F＝10 N，則下列不可能是F的兩個(gè)分力的是(　　) A．F1＝10 N，F(xiàn)2＝10 N B．F1＝20 N，F(xiàn)2＝20 N C．F1＝2 N，F(xiàn)2＝6 N D．F1＝20 N，F(xiàn)2＝30 N 跟蹤訓(xùn)練2　關(guān)于一個(gè)力的分解，下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．已知兩個(gè)分力的方向，有唯一解 B．已知兩個(gè)分力的大小，有唯一解 C．已知一個(gè)分力的大小和方

9、向，有唯一解 D．已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力方向，有唯一解 考點(diǎn)二　正交分解法 考點(diǎn)解讀 1．定義：把各個(gè)力沿相互垂直的方向分解的方法． 用途：求多個(gè)共點(diǎn)力的合力時(shí)，往往用正交分解法． 2．步驟：如圖6所示，(1)建立直角坐標(biāo)系．通常選擇共點(diǎn)力的作用 點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立x、y軸讓盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上． (2)把不在坐標(biāo)軸上的各力向坐標(biāo)軸進(jìn)行正交分解． 圖6 (3)沿著坐標(biāo)軸的方向求合力Fx、Fy. (4)求Fx、Fy的合力，F(xiàn)與Fx、Fy的關(guān)系式為：F＝.方向?yàn)椋簍an α＝Fy/Fx 典例剖析 例3　物塊靜止在固定的斜面上，斜面傾角為θ，分別按圖示的方向

10、對(duì)物塊施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F豎直向上，D中F豎直向下，施力后物塊仍然靜止，則物塊所受的靜摩擦力增大的是 (　　) 思維突破　應(yīng)用正交分解法須注意： (1)一般用于三個(gè)以上的力作用時(shí)． (2)選取坐標(biāo)軸時(shí)應(yīng)做到盡量讓更多的力落在坐標(biāo)軸上，盡量少的分解力． 跟蹤訓(xùn)練3　風(fēng)箏(圖7甲)借助于均勻的風(fēng)對(duì)其作用力和牽線對(duì)其拉力的作用，才得以在空中處于平衡狀態(tài)．如圖乙所示，風(fēng)箏平面AB與地面夾角為30°，風(fēng)箏質(zhì)量為300 g，求風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力的大小．(風(fēng)對(duì)風(fēng)箏的作用力與風(fēng)箏平面相垂直，g取10 m/s2)

11、圖7 考點(diǎn)三　物體的受力分析 考點(diǎn)解讀 1．受力分析在中學(xué)物理中具有相當(dāng)重要的地位，無(wú)論是牛頓運(yùn)動(dòng)定律，還是機(jī)械能守恒、電場(chǎng)、磁場(chǎng)問題都離不開受力分析，解決上述問題的基礎(chǔ)是對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析． 2．正確選取研究對(duì)象是受力分析的關(guān)鍵．受力分析的對(duì)象可以是一個(gè)物體或物體的一部分，也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，還可以是某一個(gè)結(jié)點(diǎn)或交點(diǎn)． 典例剖析 圖8 例4　一傾角為30°的斜劈放在水平地面上，一物體沿斜劈勻速 下滑．現(xiàn)給物體施加如圖8所示的力F，F(xiàn)與豎直方向夾角為 30°，斜劈仍靜止，則此時(shí)地面對(duì)斜劈的摩擦力 (　　) A．大小為零

12、 B．方向水平向右 C．方向水平向左 D．無(wú)法判斷大小和方向 思維突破　受力分析的基本思路 跟蹤訓(xùn)練4　如圖9所示，物體A靠在傾斜的墻面上，在與墻面和B垂直的力F作用下，A、B保持靜止，試分析A、B兩物體受力的個(gè)數(shù)． A組　合力與分力間的關(guān)系 1．互成角度的兩個(gè)共點(diǎn)力，有關(guān)它們的合力與分力關(guān)系的下列說(shuō)法中，正確的是 (　　) A．合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力 B．合力的大小隨分力間夾角的增大而增大 C．合力的大小一定大于任意一個(gè)分力 D．合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力 2．下列關(guān)于合力的敘述

13、中正確的是 (　　) A．合力是原來(lái)幾個(gè)力的等效代替，合力的作用效果與分力的共同作用效果相同 B．兩個(gè)力夾角為θ(0≤θ≤π)，它們的合力隨θ增大而增大 C．合力的大小總不會(huì)比分力的代數(shù)和大 D．不是同時(shí)作用在同一物體上的力也能進(jìn)行力的合成的運(yùn)算 B組　按力的實(shí)際作用效果分解力 圖10 3．小明想推動(dòng)家里的衣櫥，但使出了很大的力氣也沒推動(dòng)， 于是他便想了個(gè)妙招，如圖10所示，用A、B兩塊木板，搭 成一個(gè)底角較小的人字形架，然后往中央一站，衣櫥居然 被推動(dòng)了！下列說(shuō)法正確的是

14、 (　　) A．這是不可能的，因?yàn)樾∶鞲緵]有用力去推衣櫥 B．這是不可能的，因?yàn)闊o(wú)論如何小明的力氣也沒那么大 C．這有可能，A板對(duì)衣櫥的推力有可能大于小明的重力 D．這有可能，但A板對(duì)衣櫥的推力不可能大于小明的重力 C組　正交分解法的應(yīng)用 圖11 4. 一光滑圓環(huán)固定在豎直平面內(nèi)，環(huán)上套著兩個(gè)小球A和B(中央有 孔)，A、B間由細(xì)繩連接著，它們處于如圖11所示位置時(shí)恰好都 能保持靜止?fàn)顟B(tài)．此情況下，B球與環(huán)中心O處于同一水平面 上，A、B間的細(xì)繩呈伸直狀態(tài)，與水平線成30°角，已知B球的 質(zhì)量為3 kg，求細(xì)繩對(duì)B球的拉力和A球的

15、質(zhì)量mA.(g＝10 m/s2) 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 (限時(shí)：30分鐘) 圖1 1． 如圖1所示，有2n個(gè)大小都為F的共點(diǎn)力，沿著頂角為120°的 圓錐體的母線方向，相鄰兩個(gè)力的夾角都是相等的．則這2n個(gè) 力的 合力大小為 (　　) A．2nF B．nF C．2(n－1)F D．2(n＋1)F 2．如圖2所示，將足球用網(wǎng)兜掛在光滑的墻壁上，設(shè)繩對(duì)球的拉力為F1，墻壁對(duì)球的支持力

16、為F2，當(dāng)細(xì)繩長(zhǎng)度變短時(shí) (　　) A．F1、F2均不變 B．F1、F2均增大 C．F1減小，F(xiàn)2增大 圖2 D．F1、F2均減小 3．如圖3所示，斜面小車M靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁．若 再在斜面上加一物體m，且M、m相對(duì)靜止，此時(shí)小車受力個(gè)數(shù)為 (　　) 圖3 A．3 B．4 C．5 D．6 4．作用于O點(diǎn)的三力平衡，設(shè)其中一個(gè)力的大小為F1，沿y軸正 方向，力F2大小未知，與x軸負(fù)方向夾角為θ，如圖4所示，下 列關(guān)于第三個(gè)力F3的判斷正確的是

17、 (　　) A．力F3只能在第Ⅳ象限 圖4 B．力F3與F2夾角越小，則F2和F3的合力越小 C．F3的最小值為F1cos θ D．力F3在第Ⅰ象限的任意區(qū)域 5．如圖5所示是某同學(xué)為頸椎病人設(shè)計(jì)的一個(gè)牽引裝置的示意圖，一根繩 繞過兩個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪，兩端各掛著一個(gè)相同的重物，與動(dòng)滑輪 相連的帆布帶拉著病人的頸椎(圖中是用手指代替頸椎做實(shí)驗(yàn))，整個(gè)裝 圖5 置在同一豎直平面內(nèi)．如果要增大手指所受的拉力，可采取的方法是 (　　) ①只增加繩的長(zhǎng)度　②只增加重物的重量?、壑粚⑹种赶蛳乱苿?dòng) ?、苤粚⑹种赶蛏弦苿?dòng) A．①②

18、 B．②③ C．③④ D．②④ 6．三個(gè)共點(diǎn)力大小分別是F1、F2、F3，關(guān)于它們的合力F的大小，下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A．F大小的取值范圍一定是0≤F≤F1＋F2＋F3 B．F至少比F1、F2、F3中的某一個(gè)大 C．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零 D．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要適當(dāng)調(diào)整它們之間的夾角，一定能使合力為零 7．兩物體M、m用跨過光滑定滑輪的輕繩相連，如圖6所示，OA、 OB與水平面的夾角分別為30°、60°，M、m均處于靜止?fàn)? 態(tài)．則

19、 (　　) A．繩OA對(duì)M的拉力大小大于繩OB對(duì)M的拉力 圖6 B．繩OA對(duì)M的拉力大小等于繩OB對(duì)M的拉力 C．m受到水平面的靜摩擦力大小為零 D．m受到水平面的靜摩擦力的方向水平向左 8．如圖7所示，水平細(xì)桿上套一環(huán)A，環(huán)A與球B間用一輕繩相 連，質(zhì)量分別為mA、mB，由于B球受到風(fēng)力作用，環(huán)A與球B 一起向右勻速運(yùn)動(dòng)．已知細(xì)繩與豎直方向的夾角為θ.則下列說(shuō)法 圖7 中正確的是 (　　) A．風(fēng)力增大時(shí)，輕質(zhì)繩對(duì)球B的拉力保持不

20、變 B．球B受到的風(fēng)力F大小等于mBgtan θ C．桿對(duì)環(huán)A的支持力隨著風(fēng)力的增加而增加 D．環(huán)A與水平細(xì)桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 復(fù)習(xí)講義 基礎(chǔ)再現(xiàn) 一、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1.只有可能等于10 N　12 N　8 N 2. 3．(1)正確　(2)錯(cuò)誤　(3)錯(cuò)誤 知識(shí)梳理　1.(1)作用效果　合力　分力　(2)等效替代　2.力的作用線　反向延長(zhǎng)線 3．合力　4.(1)鄰邊　對(duì)角線　大小　方向 (2)首尾　合力 思考：兩個(gè)力大小不變時(shí)，其合力隨兩分力夾角的增大而減小；當(dāng)兩力反向時(shí)，合力最小，為|F1－F2|；當(dāng)兩力同向時(shí)，合力最大，為F1＋F2. 二、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　1.30

21、0 N，方向與豎直線夾角為arctan 2. 甲、乙兩種情況的解是唯一的，而丙有兩解． 知識(shí)梳理　1.分力　2.平行四邊形　三角形　3.(1)實(shí)際效果　(2)正交 思考：合力可能大于分力，也可能等于或小于分力． 三、 基礎(chǔ)導(dǎo)引　 知識(shí)梳理　1.受力　2.場(chǎng)力　接觸力 課堂探究 例1　A　 跟蹤訓(xùn)練1　100 N 例2　C　 跟蹤訓(xùn)練2　AC　 例3　D　 跟蹤訓(xùn)練3　4.6 N 例4　A　 跟蹤訓(xùn)練4　A受5個(gè)力，B受4個(gè)力 分組訓(xùn)練 1．D　2.AC　3.C 4．60 N　6 kg 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 1．B　 2．B　 3．B　 4．C　 5．B　 6．C　 7.D　 8．B