高一物理合力与分力的概念、力的合成与分解、平行四边形法则上海科技版知识精讲.docVIP

高一物理合力与分力的概念、力的合成与分解、平行四边形法则上海科技版 【本讲教育信息】 一、教学内容： 合力与分力的概念、力的合成与分解、平行四边形法则 二、考点点拨 力的合成和分解是对物体进行了受力分析后，对物体的受力必须要进行的，只有对物体进行了求分力和合力后才能确定待求解的力，确定物体的运动情况，它是物理力学阶段必须具备的一种能力，它将贯穿我们整个高中阶段，同时它也经常作为单独知识点或综合在某道题中在高考中进行考查。 三、跨越障碍 （一）矢量和标量 物理量可以分为两类：矢量、标量 矢量：既有大小又有方向的物理量。例：力、速度、位移、加速度等 标量：只有大小没有方向的物理量。例：路程、时间、质量等 标量在计算时遵从代数法则，直接进行加减。 （二）合力与分力 一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，而那几个力就叫这个力的分力。 合力和分力之间是效果上的等效“替代”关系，不是简单的加减关系。 （三）平行四边形定则 共点力：几个力如果作用在物体的同一点，或者它们的作用线交于同一点，这几个力叫做共点力。 求两个互成角度共点力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向，这叫做力的平行四边形定则。 平行四边形定则是矢量运算法则，所有的矢量运算都遵循此定则。 （四）力的合成 求几个已知力的合力，叫力的合成。 1、两个共线力的合成：两个力在一条直线上时，求合力直接加减，同向相加，异向相减。 2、两个不共线力的合成：两个力不在一条直线上时，求合力用平行四边形定则，分力是平行四边形的两条邻边，合力是对角线。 此时求合力只能用平行四边形定则，而不能直接加减，此时合力的值也不等于两个分力的大小之和。 如果两个分力之间的夹角为θ 则此时两个力的合力大小为： = 注：（1）≤≤ 两个分力方向相反时取最小值，方向相同时取最大值。 例1、一物体受到同一平面内的两个共点力，大小分别为10N、15N，则这两个力的合力为多大？ 解：因为不知道两个分力的具体方向关系，所以合力为一范围： ≤≤ 5N≤≤25N 两分力方向相反时最小为5N，方向相同时最大为25N （2）由公式=可以看出，当两个分力大小不变，而改变两个分力间的夹角时，的大小随着夹角的增大而减小。 （3）对于两个分力夹角为90°时，我们也用勾股定理和三角函数关系解决相关问题。 用勾股定理 = 用三角函数关系 =×cosθ =×sinθ =tanθ 3、物体受到两个以上的力时求合力：先合成两个力，再用这两个力的合力和其余的力依次合成。 例2、求F1、F2、F3三个力的合力，可以先求出F1、F2两个力的合力F12，再用这个合力和第三个力F3合成，最终的合力就是这三个力的合力 三个力合成时 （1）合力的最大值等于F1+F2+F3 ，如果满足≤≤，则三个力的合力的最小值就为0 （2）同一平面内，三个大小相等，互成120°的力合成，合力为0 （五）力的分解 力的分解是力的合成的逆运算。我们知道，以一条对角线可以作出无数个平行四边形，所以一个力分解为两个分力时，有无数种分解的方法，就有无数种解。 1、按实际效果分解：根据力产生的实际作用效果进行分解 一物体在力F的作用下向右运动，此时力F有两个作用效果： 一个效果水平向右，还有一个向上的效果，所以我们把力F分 解为一个水平向右的分力和一个竖直向上的分力。 此时的重力有两个效果，一方面拉紧绳子，另一方面使小球压紧墙面，所以我们把重力分解为一个沿绳子的分力和一个垂直于墙的分力 2、正交分解法：通常力会产生两个互相垂直的作用效果，所以我们通常把力分解到两个互相垂直的方向。 斜面上的物体，重力产生的两个效果互相垂直，所以把重力分解为沿斜面和垂直于斜面两个方向。 例3、在图中，三角架B点用一根细绳挂一个50N的重物G，求横梁AB和斜梁BC所受的力。 解：对B点的拉力可以分解为沿AB和沿BC两个方向 则沿AB的分力 =F×tan60°=50N 沿BC的分力=F/cos60°=100N 所以横梁AB受到的力为50N，斜梁BC所受到的力为100N 四、小结 本节重点要掌握的就是力的平行四边形定则，它是力的合成和分解的法则，是所有矢量都必须遵守的定则。而力的分解当中，在遵守平行四边形定则的基础上注意正交分解法的使用。 【模拟试题】（答题时间：40分钟） 1、若两个分力的大小分别为3N、5N，其合力的可能值为 （ ） A、1N B、3N C、5N D、9N 2、两个大小和方向都确定的共点力，其合力的（ ） A、大小和方向都确定