2024年高考物理复习专题 ★★ 力的合成与分解 课件(共40张PPT)

(共40张PPT)
2024年高考物理复习专题 ★★
力的合成与分解
考点一　力的合成
考点分阶突破
知能必备
1.力的合成:求几个力的　　　　的过程.
(1)合力既可能大于也可能小于任一　　　　.
(2)合力的效果与其所有分力作用的　　　　　相同.
2.运算法则:力的合成遵循　　　　　　　定则.
合力
分力
共同效果
平行四边形
考点分阶突破
F1+F2
减小
代数
考点分阶突破
考向探究
1.(二力合成)[2017·宜宾一中周考] 在如图6-1所示的四图中,滑轮本身的重力忽略不计,滑轮的轴O安装在一根轻木杆P上,一根轻绳ab绕过滑轮,a端固定在墙上,b端下面挂一个质量都是m的重物,当滑轮和重物都静止时,甲、丙、丁图中杆P与竖直方向夹角均为θ,乙图中杆P在竖直方向上,假设四图中滑轮受到木杆弹力的大小依次为FA、FB、FC、FD,则以下判断中正确的是
(　　)
A.FA=FB=FC=FD B.FD>FA=FB>FC
C.FA=FC=FD>FB D.FC>FA=FB>FD
图6-1
考点分阶突破
[答案] B
考点分阶突破
2.(三力合成)[2017·湖北重点中学联考] 某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用,在如图6-2所示的四种情况中(坐标
纸中每格边长表示1 N的大小的力),该物体
所受的合外力大小正确的是 (　　)
A.甲图中物体所受的合外力大小等于4 N
B.乙图中物体所受的合外力大小等于2 N
C.丙图中物体所受的合外力大小等于0
D.丁图中物体所受的合外力大小等于0
图6-2
考点分阶突破
[答案] D
考点分阶突破
[答案] AD
考点分阶突破
4.(三角形定则的应用)一物体受到大小分别为F1、F2、F3的三个共点力的作用,其力的矢量关系如图6-4所示,则它们的合力大小是 (　　)
A.2F1
B.2F2
C.2F3
D.F1+F2+F3
图6-4
考点分阶突破
■ 特别提醒
1.力的分解:求一个力的　　　　的过程.
(1)力的分解是力的合成的　　　　.
(2)力的分解是按照力的　　　　　　进行分解的.
2.运算法则:力的分解遵循　　　　　　　定则.
考点二　力的分解
考点分阶突破
知能必备
分力
逆过程
实际效果
平行四边形
考点分阶突破
考向探究
例1　[2017·云南临沧一中月考] 图6-5中按力的作用效果分解正确的是 (　　)
图6-5
考点分阶突破
[答案] A
考点分阶突破
变式1 (力的分解的多解问题)(多选)已知两个共点力的合力的大小为50 N,分力F1的方向与合力F的方向成30°角(方向确定),分力F2的大小为30 N,则(　　)
A.F1有两个可能的大小
B.F2的方向是唯一的
C.F2有两个可能的方向
D.F2可取任意方向
考点分阶突破
变式2 (两次分解)(多选)[2017·宿迁模拟] 如图6-6所示,质量均为M的A、B两滑块放在粗糙水平面上,两轻杆等长,杆与滑块、杆与杆间均用光滑铰链连接,在两杆铰合处悬挂一质量为m的重物C,整个装置处于静止状态,设杆与水平面间的夹角为θ.下列说法正确的是 (　　)
A.当m一定时,θ越大,轻杆受力越大
B.当m一定时,θ越小,滑块对地面的压力越大
C.当θ一定时,m越大,滑块与地面间的摩擦力越大
D.当θ一定时,m越小,轻杆受力越小
图6-6
[答案] CD
考点分阶突破
考点分阶突破
■ 特别提醒
力的分解中的多解问题
已知条件 示意图 解的情况
已知合力与两个分力的方向
有唯一解
已知合力与两个分力的大小 在同一平面内有两解或无解(当F<|F1-F2|或F>F1+F2时无解)
考点分阶突破
已知条件 示意图 解的情况
已知合力与一个分力的大小和方向
有唯一解
已知合力与一个分力的大小及另一个分力的方向 在0<θ<90°时有三种情况:(1)当F1=Fsin θ或F1>F时,有一组解;(2)当F1若90°<θ<180°,仅F1>F时有一组解,其余情况无解
考点三　正交分解法
考点分阶突破
知能必备
1.定义:将已知力按互相　　　 的两个方向进行分解的方法.
2.建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(即使尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,习惯以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
垂直
考点分阶突破
3.正交分解法的基本步骤
(1)选取正交方向:正交的两个方向可以任意选取,不会影响
研究的结果,但如果选择合理,则解题较为方便.选取正交方
向的一般原则:①使　　　　　的矢量落在坐标轴上;
②平行和垂直于接触面;③平行和垂直于运动方向.
(2)分别将各力沿　　　　的两个方向(x轴和y轴)分解,如图6-7所示.
(3)求分解在x轴和y轴上的各分力的合力Fx和Fy,则有Fx=
　　　　　　+……,Fy=　　　　　　+……
图6-7
尽量多
正交
F1x+F2x+F3x
F1y+F2y+F3y
考点分阶突破
考向探究
例2　[2018·西北工大附中月考] 如图6-8所示,质量为m的物体置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面之间的动摩擦因数为μ,先用平行于斜面的推力F1作用于物体上使其能沿斜面匀速上滑,若改用水平推力F2作用于物体上,也能使物体沿斜面匀速上滑,则两次的推力之比F1/F2为 (　　)
A.cos θ+μsin θ B.cos θ-μsin θ
C.1+μtan θ D.1-μtan θ
图6-8
考点分阶突破
考点分阶突破
变式　如图6-9所示,放在斜面上的物体受到垂直于斜面向上的力F作用始终保持静止,当力F逐渐减小后,下列说法正确的是 (　　)
A.物体受到的摩擦力保持不变
B.物体受到的摩擦力逐渐增大
C.物体受到的合力减小
D.物体对斜面的压力逐渐减小
图6-9
考点分阶突破
考点分阶突破
■ 规律总结
力的合成、分解方法的选取
力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法,在物体只受三个力的情况下,一般用力的效果分解法、合成法解题较为简单,在三角形中找几何关系,利用几何关系或三角形相似求解.在以下三种情况下,一般选用正交分解法解题:(1)物体受三个以上力的情况下,需要多次合成,比较麻烦;(2)对某两个垂直方向比较敏感;(3)将立体受力转化为平面内的受力.采用正交分解法时,应注意建立适当的直角坐标系,要使尽可能多的力落在坐标轴上,再将没有落在轴上的力进行分解,求出x轴和y轴上的合力,再利用平衡条件或牛顿第二定律列式求解.
高考模拟演练
高考真题
1.[2014·全国卷Ⅰ] 如图6-10所示,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态.现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内).与稳定在竖直位置时相比,小球的高度 (　　)
A.一定升高
B.一定降低
C.保持不变
D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定
图6-10
高考模拟演练
[答案] A
高考模拟演练
2.(多选)[2016·全国卷Ⅰ] 如图6-11所示,一光滑的轻滑轮用细绳OO‘悬挂于O点;另一细绳跨过滑轮,其一端悬挂物块a,另一端系一位于水平粗糙桌面上的物块b.外力F向右上方拉b,整个系统处于静止状态.若F方向不变,大小在一定范围内变化,物块b仍始终保持静止,则 (　　)
A.绳OO'的张力也在一定范围内变化
B.物块b所受到的支持力也在一定范围内变化
C.连接a和b的绳的张力也在一定范围内变化
D.物块b与桌面间的摩擦力也在一定范围内变化
图6-11
高考模拟演练
[答案] BD
高考模拟演练
精选模拟
3.[2018·湖北松滋一中月考] 如图6-12所示,质量为m的物体静止在倾角为θ的斜面上,为了证明它对斜面的压力等于mgcos θ,必须用到下列哪些知识 (　　)
①力的合成与分解　②物体
平衡条件　③牛顿第三定律
A.只需要①② B.只需要①③
C.只需要②③ D.①②③全部需要
图6-12
[答案] BD
[解析] 重力垂直斜面向下的分力等于mgcos θ,与垂直斜面向上的支持力为一对平衡力,支持力与压力是一对作用力与反作用力,选项D正确.
高考模拟演练
4.[2018·山东潍坊中学期末] 某同学做引体向上,开始两手紧握单杠,双臂竖直,身体悬垂(如图6-13所示);接着用力向上拉使下颌超过单杠(身体无摆动);然后使身体下降,最终悬垂在单杠上.下列说法正确的是 (　　)
A.在上升过程中单杠对人的作用力始终大于人的重力
B.在下降过程中单杠对人的作用力始终小于人的重力
C.若增加两手间的距离,最终悬垂时单臂的拉力变大
D.若增加两手间的距离,最终悬垂时单臂的拉力不变
图6-13
高考模拟演练
高考模拟演练
5.[2018·烟台期中] 如图6-14所示,a、b间是一根沿水平方向拉直的琴弦,长为L.现用一只弹簧测力计从琴弦的中点竖直向上拉,使琴弦的中点向上发生侧移量d(d L),此时弹簧测力计的示数为F.已知弹簧测力计
的量程为F0,全部刻度的长度为x0,求:(琴弦重力不计)
(1)弹簧测力计中弹簧的劲度系数;
(2)此时琴弦中张力的大小.
图6-14
高考模拟演练
教师备用习题
1.三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法中正确的是 (　　)
A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3
B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大
C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
[答案] C
[解析]合力不一定大于分力,选项B错误;三个共点力的合力的最小值能否为零,取决于任何一个力是否都在其余两个力的合力范围内,由于三个力大小未知,所以三个力的合力的最小值不一定为零,选项A错误;
教师备用习题
1.三个共点力大小分别是F1、F2、F3,关于它们的合力F的大小,下列说法中正确的是 (　　)
A.F大小的取值范围一定是0≤F≤F1+F2+F3
B.F至少比F1、F2、F3中的某一个大
C.若F1∶F2∶F3=3∶6∶8,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
D.若F1∶F2∶F3=3∶6∶2,只要适当调整它们之间的夹角,一定能使合力为零
当三个力的大小分别为3a、6a、8a时,其中任何一个力都在其余两个力的合力范围内,选项C正确;当三个力的大小分别为3a、6a、2a时,不满足上述情况,选项D错误.
教师备用习题
教师备用习题
3.[2016·昆明质检] 大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个封闭的三角形,且这三个力的大小关系是F1[答案] C
[解析]由力的三角形定则,A中三力的合力为2F1,B中三力的合力为0,C中三力的合力为2F3,D中三力的合力为2F2,可得2F3最大,选项C正确.
教师备用习题
4.如图所示是某同学为颈椎病人设计的一个牵引装置的示意图,一根绳绕过两个定滑轮后两端各挂着一个相同质量的重物,与动滑轮相连的帆布带拉着病人的颈椎,整个装置在同一竖直平面内,如果要增大颈椎所受的拉力,不可采取的办法是 (　　)
A.只增加绳的长度
B.只增加重物的重力
C.只将手指向下移动
D.只将两个滑轮的悬点相互靠近
[答案] A
[解析]根据力的合成,颈椎所受的拉力F=2mgcos θ,增加mg或减小θ,可以增大F,选项A正确.
教师备用习题
5.(多选)某同学用同一弹簧测力计按图甲、乙两种方式测量某小桶的重力,甲图中系小桶的轻绳较长.下列说法中正确的是 (　　)
A.甲图中弹簧测力计的示数比乙
图中的大
B.两图中弹簧测力计的示数一样大
C.甲图中绳的拉力比乙图中的大
D.乙图中绳的拉力比甲图中的大
[答案] BD
[解析]由题意可知,弹簧测力计测量小桶的重力,其示数等于小桶的重力,而与绳子的长短无关,故A错误,B正确;对力进行分解时,两等大分力的夹角越小,对应的两分力越小,甲图中绳的拉力之间的夹角小于乙图中的夹角,则甲图中绳的拉力比乙图中的小,故C错误,D正确.