5.2 力的分解 学案 (4)

文档属性

名称 5.2 力的分解 学案 (4)
格式 zip
文件大小 62.3KB
资源类型 教案
版本资源 鲁科版
科目 物理
更新时间 2016-08-13 17:32:01

图片预览

内容文字预览

5.2
力的分解
学案4
在STS中的应用
学习目标:
1.
熟练运用力的平行四边形定则进行力的分解,以解决相关问题。
4.
会用直角三角形的知识计算分力。
知识要点
在力的分解中,常常出现分力大于合力的情况,这种分力大于合力的现象在我们的生产和生活中有重要的应用,我们常常用分力大于合力来为人类服务,
针对具体情况,分解力是按照力的作用效果来分解,其一般步骤是:
(1)根据力产生的两个作用效果画出两个分力、的方向。
(2)把力作为对角线,画出平行四边形,求出分力的大小;或者根据数学知识计算的办法求出分力和的大小。
下面就常见的几种应用举例如下:
一、劈
例1
刀、跑刨等切削工具的刃部叫做劈,劈的纵截面是一个三角形,如图使用劈的两个截面推压物体,把物体劈开,设劈的纵截面是一个等腰三角形,劈背的宽度是d劈的侧面的长度是L。证明:F1
=
F2
=
F。并说明为什么劈的两侧面之间的夹角越小(即越锋利的切削工具)越容易劈开物体。
证明:根据力的分解法画力F的分力F1、F2的矢量图,有力△OFF2与几何△ABC
相似,得
=

=
,F1
=
F2
=
F
当F一定时,劈的两侧面之间的夹角越小,即d越小,就越大,F1、F2就越大。
即越锋利的切削工具就越容易批劈开物体。
二、简易起重机
例2
某旧厂房里有一台废旧机器,一工人师傅欲将此较重机器提起一定高度,以便用车运走。他在厂房里找来几根足够长的钢丝绳和一只滑轮,将它们在天花板的适当位置和机器上拴好,就顺利地提起了机器。请你想一想这位工人师傅是用什么方法来提吊机器的,在虚线框中画出示意图,并指出他是根据_____________
原理设计的。
解析:根据力的分解中分力大于合力的原理设计,示意图如右图所示,用一较小的力作用在绳的中点,在绳子与固定点的夹角不大的情况下,产生于绳子上的张力比F大得多的力,这个力就可以把重物提起
三、拉力器
例3、为了把陷在泥坑里的汽车拉出来,司机用一条结实的绳子把汽车拴在一棵大树上,开始时相距12m,然后在绳的中点用400N的力F,沿与绳垂直的方向拉绳,如果中点被匀速拉过60cm,如图8所示,假设绳子的伸长可以不计,求汽车受到的拉力。
解:由力的分解得
F
=
2Tcosθ,cosθ
=
=
0.1
T
=
=
N
=
200N
四、测量张力仪
例4
有些人员,如电梯修理员、牵引专家等,常需要知道绳(或金属线)中的张力,可又不便到绳(或线)的自由端去测量.某家公司制造了一种夹在绳上的仪表(图中B、C为该夹子的横截面).测量时,只要如图示那样用一硬杆竖直向上作用在绳上的某点A,使绳产生一个微小偏移量a,借助仪表很容易测出这时绳对硬杆的压力F.现测得该微小偏移量为a
=
12mm,BC间的距离为2L
=
0.30m,绳对横杆的压力为F
=
3.0×102N,试求绳中的张力F1.
F′
=
F
=
F1sinα
由于tanα
=
=
很小,所以可以认为sinα≈tanα
=
F1
=
≈1.9×103N
五、压榨机
例5、曲柄压榨机结构示意图如下:A处作用一水平力F,OB为竖直线,若杆与活塞重力不计,两杆AO与OB长度相同,当OB的尺寸为200mm,A到OB的距离为10mm时,求M受到的压力是多少?
解析:力F的作用效果是对AB、AO两杆产生沿杆方向的压力F1、F2,而F1的作用效果是对M产生水平的推力和竖直向下的压力,由图知
tanθ
=
=
10,F1
=
F2
=
,,N
=
F1sinα
=
tanα
=
5F
简易千斤顶的原理与压榨机的原理相似。这种千斤顶就是用力的分解原理制成的。
【达标训练】
1.
如图所示,将一个已知力F分解为F1和F2,已知F
=
10N,F1与F的夹角为37,则F2的最小值是(,)
A.4N
B.6N
C.8N
D.10N
解析:F、F1和F2三个力构成一个三角形,如图所示,由图可知,当F2F1时,F2最小,此时F2=Fsin370=N=6N
答案:B
2.用一根长1m的轻质细绳将一副质量为1kg的画框对称悬挂在墙壁
上,已知绳能承受的最大张力为,为使绳不断裂,画框上两个挂钉的间距最大为(取)
A.
B.
C.
D.
解析:一个大小方向确定的力分解为两个等大的力时,合力在分力的角平分线上,且两分力的夹角越大,分力越大。题中当绳子拉力达到F=10N的时候,绳子间的张角最大,即两个挂钉间的距离最大。将重力沿绳的方向分解,如图所示。设绳子与竖直方向的夹角为θ,绳子长为l0=1m,则有mg=2Fcosθ,两个挂钉间的距离L=,解得m。
答案:A
3.如图,一个大人单独提起一桶水和两个小孩共同提起同一桶水,则下列说法正确的是
A.大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力
B.大人拉力一定等于两个小孩拉力大小之和
C.两个小孩两手臂夹角θ越大,则小孩拉力越小
D.两个小孩两手臂夹角θ越大,则小孩拉力越大
解析:合力与分力是等效的,所以大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力,选项A正确;但大人的拉力大小并不一定等于两个小孩的拉力大小之和,选项B错误;如图所示,将重力分解,则,可见,两个小孩两手臂夹角θ越大,则小孩拉力越大,选项D正确。
答案:AD
4.如图所示,放在光滑斜面上的小球,一端系于固定的O点,现用外力缓慢将斜面在水平桌面上向左推移,使小球上升(最高点足够高),在斜面运动过程中,球对绳的拉力将(  )
  
A.先增大后减小        B.先减小后增大
C.一直增大          D.一直减小、
解析:如下图所示为球的重力的作用效果的分解图,重力不变,斜面的支持力方向不变,因此,所构成的矢量的平行四边形就随着小球的上升而不断地发生变化.从图中看出,随球的上升,绳子的拉力从到到,大小是先减小后增大.
  图4-2-26
答案:B
【反思】
收获
疑问
L
d
F
N1
N2
A
B
F
F1
F2
C
O
F