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1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題05 力的合成與分解
課時安排:2課時
教學(xué)目標:1.理解合力、分力的概念,掌握矢量合成的平行四邊形定則。
2.能夠運用平行四邊形定則或力三角形定則解決力的合成與分解問題。
3.進一步熟悉受力分析的基本方法,培養(yǎng)學(xué)生處理力學(xué)問題的基本技能。
本講重點:1.力的合成與分解
2.力的平行四邊形定則
本講難點:運用平行四邊形定則或力三角形定則解決力的合成與分解問題。
考點點撥:1.平行四邊形定則的基本應(yīng)用
2.力的合成分解中常用的方法
3.用圖解法分析力的動態(tài)變化及最值問題
4.用正交分解法求解力的合成與分解問題
第一課時
3
2、.力的分解:求一個力的分力叫力的分解。
(1)力的分解遵循平行四邊形法則,力的分解相當于已知對角線求鄰邊。
(2)兩個力的合力惟一確定,一個力的兩個分力在無附加條件時,從理論上講可分解為無數(shù)組分力,但在具體問題中,應(yīng)根據(jù)力實際產(chǎn)生的效果來分解。
(3)幾種有條件的力的分解
①已知兩個分力的方向,求兩個分力的大小時,有唯一解。
②已知一個分力的大小和方向,求另一個分力的大小和方向時,有唯一解。
③已知兩個分力的大小,求兩個分力的方向時,其分解不惟一。
④已知一個分力的大小和另一個分力的方向,求這個分力的方向和另一個分力的大小時,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。
4.力的合成與分
3、解體現(xiàn)了用等效的方法研究物理問題。
合成與分解是為了研究問題的方便而引入的一種方法。用合力來代替幾個力時必須把合力與各分力脫鉤,即考慮合力則不能考慮分力,同理在力的分解時只考慮分力而不能同時考慮合力。
☆考點精煉
1.物體受到互相垂直的兩個力F1、F2的作用,若兩力大小分別為5N、5N,求這兩個力的合力.
2.關(guān)于分力和合力,以下說法不正確的是 ( )
A.合力的大小,小于任何一個分力是可能的
B.如果一個力的作用效果其它幾個力的效果相同,則這個力就是其它幾個力的合力
C.合力的大小一定大于任何一個分力
D.合力可能是幾個力的代數(shù)和
(二)力的合成分解中常用的數(shù)學(xué)方
4、法
☆考點點撥
在力的合成分解中利用平行四邊形定則求解是基本方法,也要根據(jù)實際情況采用不同的分析方法:
(1)若出現(xiàn)直角三角形,常用三角函數(shù)表示合力與分力的關(guān)系。
(2)若給定條件中有長度條件,常用力組成的三角形(矢量三角形)與長度組成的三角形(幾何三角形)的相似比求解。
【例3】如圖所示,固定在水平面上的光滑半球,球心O的正上方固定一個小定滑輪,細繩一端拴一小球,小球置于半球面上的A點,另一端繞過定滑輪,如圖所示。今緩慢拉繩使小球從A點滑向半球頂點(未到頂點),則此過程中,小球?qū)Π肭虻膲毫Υ笮及細繩的拉力T大小的變化情況是 ( )
A.N變大,T變大
5、 B.N變小,T變大
C.N不變,T變小 D.N變大,T變小
第二課時
(三)用圖解法分析力的動態(tài)變化及最值問題
☆考點點撥
用力的矢量三角形定則分析力最小值的規(guī)律:
①當已知合力F的大小、方向及一個分力F1的方向時,另一個分力F2取最小值的條件是兩分力垂直。如圖所示,F(xiàn)2的最小值為:F2min=F sinα
②當已知合力F的方向及一個分力F1的大小、方向時,另一個分力F2取最小值的條件是:所求分力F2與合力F垂直,如圖所示,F(xiàn)2的最小值為:F2min=F1sinα
③當已知合力F的大小及一個分力F1的大小時,另一個
6、分力F2取最小值的條件是:已知大小的分力F1與合力F同方向,F(xiàn)2的最小值為|F-F1|
【例3】重為G的光滑小球靜止在固定斜面和豎直擋板之間。如圖所示。若擋板逆時針緩慢轉(zhuǎn)到水平位置,在該過程中,斜面和擋板對小球的彈力的大小F1、F2各如何變化?
解析:對小球受力分析,如圖。由于擋板是緩慢轉(zhuǎn)動的,可以認為每個時刻小球都處于靜止狀態(tài),因此所受合力為零。應(yīng)用三角形定則,G、F1、F2三個矢量應(yīng)組成封閉三角形,其中G的大小、方向始終保持不變;F1的方向不變;F2的起點在G的終點處,而終點必須在F1所在的直線上,由圖可知,擋板逆時針轉(zhuǎn)動90°的過程中,F(xiàn)2矢量也逆時針轉(zhuǎn)動90°,因此F1
7、逐漸變小,F(xiàn)2先變小后變大。(當F2⊥F1,即擋板與斜面垂直時,F(xiàn)2最小)
G
F2
F1
F1
F2
G
答案:F1逐漸變小,F(xiàn)2先變小后變大。
(四)用正交分解法求解力的合成與分解問題
☆考點點撥
【例5】質(zhì)量為m的木塊在推力F作用下,在水平地面上做勻速運動.已知木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,那么木塊受到的滑動摩擦力為下列各值的哪個?
A.μmg B.μ(mg+Fsinθ)
C.μ(mg-Fsinθ) D.Fcosθ
解析:木塊勻速運
8、動時受到四個力的作用:重力mg、推力F、支持力FN、摩擦力Fμ.沿水平方向建立x軸,將F進行正交分解如圖(這樣建立坐標系只需分解F),由于木塊做勻速直線運動,所以,在x軸上,向左的力等于向右的力(水平方向二力平衡);在y軸上向上的力等于向下的力(豎直方向二力平衡).即
Fcosθ=Fμ ①
FN=mg+Fsinθ ②
又由于Fμ=μFN ③
∴Fμ=μ(mg+Fsinθ) 故B、D答案是正確的.
☆考點精煉
6.如圖所示,將一條輕而柔軟的細繩一端固定在天
9、花板上的A點,另一端固定在豎直墻上的B點,A和B到O點的距離相等,繩長為OA的兩倍。滑輪的大小與質(zhì)量均可忽略,滑輪下懸掛一質(zhì)量為m的重物。設(shè)摩擦力可忽略,求平衡時繩所受的拉力為多大?
3.解析 在緩慢向右拉動的過程中,OB段繩承受的拉力等于物重G=50N,不會斷裂;當OA段繩與豎直方向的夾角增大到θ時,承受的拉力達到最大Fm=100N時斷裂。斷裂前有F與Fm的合力大小等于G,如右圖。則
A
O
B
F
Fm
θ
Fmcosθ=G
解得:cosθ=0.5,θ=60o
此時水平拉力F的大小為
F=Fmsinθ=Gtanθ=N。
三、考點落實訓(xùn)練
8.如圖所示.質(zhì)量為m的球放在傾角為α的光滑斜面上,試分析擋板AO與斜面間的傾角β為多大時,AO所受壓力最?。?