力的合成、力的分解

編輯: 逍遙路 關鍵詞: 高中物理 來源: 高中學習網(wǎng)

一. 本周教學內容:

第一節(jié) 力的合成

第二節(jié) 力的分解

二. 教學目標

1. 明確共點力、合力、分力、力的合成、力的分解的概念,理解合力與其分力在作用效果上滿足等效替代關系;

2. 會應用平行四邊形定則進行力的合成和力的分解;

3. 學會按力的作用效果對力進行分解,明確正交分解含義并學會正交分解;

4. 了解各種力的分解以及解的情況;

5. 明確力的合成與力的分解的辯證關系。

細解點

一、共點力

作用于同一物體且作用線能夠相交于一點的幾個力,稱之為共點力。

二、力的合成

1、合力與分力

如果一個力作用在物體上與幾個力共同作用在物體上產(chǎn)生的效果相同,那么這個力就是那幾個力的合力,那幾個力就是這個力的分力。

相同的效果包括使物體產(chǎn)生相同的形變或是使物體產(chǎn)生相同的加速度。

2、合力與分力的關系

合力與分力是一種等效代換的關系。下圖中,物體在力F作用下處于靜止狀態(tài),在力 F1、F2共同作用下也能處于靜止狀態(tài),即F1、F2共同作用的效果與力F單獨作用的效果相同,于是F是F1、F2的合力;F1、F2是力F的分力,從作用效果上可以相互替換。即,對于下圖而言,可以認為沒有F1、F2作用,而是有力F作用,替換后,物體的運動狀態(tài)保持不變。

3、力的合成

(1)力的合成:已知分力求合力的過程稱為力的合成。

(2)平行四邊形定則:以表示兩個分力的線段為鄰邊作平行四邊形,該平行四邊形的對角線表示合力的大小和方向。

(3)三角形定則與多邊形定則

4、兩個共點力的合成總結

(1)兩個分力在一條直線上且同向時,它們的合力大小為兩力之和,方向同兩力方向。

(2)兩個分力在一條直線上且反向時,它們的合力大小為兩力之差,方向與較大分力方向相同。

(3)合力與分力的大小沒有必然的聯(lián)系,隨分力間角度大小的不同,分力可能小于合力,也可能等于合力或大于合力。

(4)兩個分力的大小保持不變,當兩分力間的夾角變大時,合力變小。當兩分力間的夾角變小時,合力變大。

(5)合力的取值范圍

F1 F2 ≥ F ≥ F1?DF2

5、多力合成

求解三個或三個以上共點力的合力時,可先求出任意兩個力的合力,再求出此合力與第三個力的總合力,依次類推,直到求完為止,求多力合力時,與求解的順序無關。

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三、力的分解

1、力的分解:已知合力求分力的過程稱為力的分解,它是力合成的逆運算,同樣遵循平行四邊形定則。

2、給定條件下力的分解歸類

⑴已知兩分力方向進行力的分解

如圖,過點F分別向兩個已知的方向作平行線,兩交點為F1、F2,連接OF1、OF2即得兩分力。在實際應用中往往根據(jù)力的作用效果確定兩分力的方向(見例題)。

⑵已知一個分力的大小和方向

⑶已知一個分力的方向和另一分力的大小

這種情況下,力的分解情況具有不確定性,如下圖所示展開具體討論。

3、正交分解法

正交分解就是把力分解到兩個相互垂直的方向上。其目的是把矢量運算細化并轉化為代數(shù)運算,從而便于求解相應問題。

【典型例題】

例1. 已知兩個共點力的合力為F,現(xiàn)保持兩力之間的夾角 <90°時合力F一定減少

為銳角(0°< 為鈍角(90°,高二;<

例2. 如圖甲所示,用細線懸掛一個均質小球靠在光滑的豎直墻面上,若把細線的長度增長些,則球對線的拉力T、對墻面的壓力N的變化情況正確的是( )

A. T、N都增大 B. T、N都減小

C. T減小,N增大 D. T增大,N減小

球對線的拉力T和對墻面的壓力N的大小分別等于

細線加長時, 角減小, 增大, 減小,所以球對線的拉力T和對墻面的壓力N都減小。

例3. 如圖所示,在同一平面有三個共點力,它們夾角都是120°,大小分別為F1=20N,F(xiàn)2=30N,F(xiàn)3=40N,求三力合力。

,使 ,如圖a所示。

先把這三個力分解到 軸上,再求它們在 軸上的分力之和。

設合力F與x軸負向的夾角為

軸、 的斜面上,斜面對木塊的支持力和摩擦力的合力方向應該是( )

A. 沿斜面向下 B. 垂直于斜面向上

C. 沿斜面向上 D. 豎直向上

5、兩個共點力同向時合力為a,反向時合力為b,當兩個力垂直時,合力大小為( )

A.

C. N C. 20 ,是斜面受到的摩擦力

C. ,是斜面受到的正壓力

D. 斜面受到的摩擦力

B. D.

10、質量為m的物體置于傾角為α的斜面上,為使小球靜止,現(xiàn)加一垂直于水平面的擋板,如圖。求小球對斜面、擋板的彈力各多大?

以上是利用力的分解來處理的,本題也可以利用力的合成來求解。



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