3.1探究形变与弹力的关系 课件 (1)48张PPT

课件48张PPT。力的合成与分解　受力分析【导学目标】 1.会用平行四边形定则进行力的合成与分解.2.会用正交分解法进行力的合成与分解.3.学会进行受力分析的一般步骤和方法． 一、力的合成
[基础导引]
1．有两个力，一个是10 N，一个是2 N，它们的合力有可能等于5 N,10 N,15 N吗？合力的最大值是多少？最小值是多少？
【答案】只可能为10 N　12 N　8 N2．两个力互成30°角，大小分别是90 N和120 N．通过作图求出合力的大小和方向．如果这两个力的大小不变，两力间的夹角变为150°，通过作图求出合力的大小和方向．
【答案】3．两个力F1和F2间的夹角为θ，两力的合力为F.以下说法是否正确？
(1)若F1和F2大小不变，θ角越小，合力F就越大．
(2)合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大．
(3)如果夹角θ不变，F1大小不变，只要F2增大，合力F就必然增大．
【答案】(1)正确　(2)错误　(3)错误[知识梳理]
1．合力与分力
(1)定义：如果一个力的____________跟几个力共同作用的效果相同，这一个力就叫那几个力的________，那几个力就叫这个力的________．
(2)逻辑关系：合力和分力是一种____________关系．
2．共点力：作用在物体上的________________或作用线的________________交于一点的力．
3．力的合成：求几个力的________的过程或方法．作用效果 合力 分力等效替代力的作用线反向延长线合力4．力的合成
(1)平行四边形定则：定义：如果用表示两个__________的线段为邻边作一个平行四边形，则这两个邻边之间的________就表示合力的大小和方向．
例如：求两个互成角度的共点力F1，F2的合力，可以用表示F1，F2的有向线段为________作平行四边形，平行四边形的__________(在两个有向线段F1，F2之间)就表示合力的________和________，如图1甲所示．共点力对角线邻边对角线　大小方向(2)三角形定则：求两个互成角度的共点力F1，F2的合力，可以把表示F1，F2的线段________顺次相接地画出，把F1，F2的另外两端连接起来，则此连线就表示________的大小和方向，如图乙所示．
首尾合力思考：两个共点力F1，F2的合力随两力的夹角如何变化？合力的最大值与最小值分别为多大？
【答案】两个力大小不变时，其合力随两分力夹角的增大而减小；当两力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两力同向时，合力最大，为F1＋F2.二、力的分解
[基础导引]
1．一个竖直向下的180 N的力分解为两个分力，一个分力在水平方向上且等于240 N，求另一个分力的大小和方向．2．已知力F的大小和方向，在以下三种条件下(如图2所示)，通过作图求两个分力F1和F2.
(1)图甲，已知两个分力的方向，即图中α和β，求两力的大小．
(2)图乙，已知分力F1的大小和方向，求另一个分力F2的大小和方向．
(3)图丙，已知F1的方向和F2的大小，求F1的大小和F2的方向．以上三种情况的解是否都是唯一的？【答案】如下图所示．
甲、乙两种情况的解是唯一的，而丙有两解．[知识梳理]
1．概念：求一个力的________的过程．
2．遵循的原则：________________定则或________定则．
3．分解的方法
(1)按力产生的____________进行分解．
(2)________分解．
思考：合力一定大于分力吗？
【答案】合力可能大于分力，也可能等于或小于分力．分力平行四边形三角形实际效果正交 三、受力分析
[基础导引]
画出下列物体A(均处于静止状态)所受力的示意图．【答案】[知识梳理]
1．定义：把指定物体(或研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都分析出来，并画出物体________的示意图的过程．
2．受力分析的一般顺序
先分析________(重力、电场力、磁场力)，再分析________(弹力、摩擦力)，最后分析其他力．
受力场力接触力 思考：受力分析的步骤是怎样的？
【答案】(1)首先确定研究对象；
(2)然后根据力的概念，从物体所处的环境以及与其他物体的联系入手，按重力、弹力、摩擦力及其他力等顺序依次分析；
(3)最后检查分析结果能否使物体处于题目中所给的运动状态．【考点解读】
1．按力的实际效果分解
按力的实际效果求分力的方法：先根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向，再根据两个实际分力的方向画出平行四边形，并由平行四边形定则求出两个分力的大小．考点一　力的分解方法2．按问题的需要进行分解
(1)已知合力的大小和方向以及两个分力的方向，可以唯一地作出力的平行四边形，对力F进行分解，其解是唯一的．
(2)已知合力和一个分力的大小与方向，力F的分解也是唯一的．
(3)已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小，对力F进行分解，则有三种可能(F1与F的夹角为θ)．如图3所示：
①F2A．F1＝10 N，F2＝10 N B．F1＝20 N，F2＝20 N
C．F1＝2 N，F2＝6 N D．F1＝20 N，F2＝30 N
解析　本题考查合力和分力之间的关系，合力F和两个分力F1，F2之间的关系为|F1－F2|≤F≤F1＋F2，则应选C．
答案　C跟踪训练2　关于一个力的分解，下列说法正确的是(　　)
A．已知两个分力的方向，有唯一解
B．已知两个分力的大小，有唯一解
C．已知一个分力的大小和方向，有唯一解
D．已知一个分力的大小和另一个分力方向，有唯一解
【答案】AC
【解析】由力分解的矢量三角形法则可知，对一个确定的力进行分解时，若已知两个力的方向，或者一个分力的大小与方向，则力的分解是唯一的，A、C正确．若已知一个分力的大小与另一个分力的方向，则分解的可能性有唯一解、无解和两解三种情况．【考点解读】
1．定义：把各个力沿相互垂直的方向分解的方法．
用途：求多个共点力的合力时，往往用正交分解法．考点二　正交分解法【典例剖析】
例3　物块静止在固定的斜面上，斜面倾角为θ，分别按图示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是(　　)解析　四个图中的物块均处于平衡状态，都受到四个作用力：重力G、外力F、斜面的支持力FN和静摩擦力f，建立沿斜面方向和垂直于斜面方向的直角坐标系，如下图所示．
分别列出物块的平衡方程可得到：A图中fA＝Gsin θ；B图中fB＝Gsin θ；C图中fC＝(G－F)sin θ；D图中fD＝(G＋F)sin θ.
答案　D方法提炼　应用正交分解法须注意：
(1)一般用于三个以上的力作用时．
(2)选取坐标轴时应做到尽量让更多的力落在坐标轴上，尽量少分解力．跟踪训练3　(2015·九江模拟)如图7所示，静止在水平地面上的木箱，受到一个方向不变的斜向上的拉力F作用．当这个力从零开始逐渐增大，在木箱离开地面前，它受到的摩擦力将(　　)
A．逐渐增大
B．逐渐减小
C．先逐渐增大，后又减小
D．先逐渐减小，后又增大
【答案】 C【解析】木箱没有运动前，受到的摩擦力为静摩擦力，设拉力F与水平方向的夹角为θ，则f1＝Fcos θ，随着F的增大，摩擦力也增大；当木箱运动后，木箱受到的摩擦力为滑动摩擦力，且f2＝μFN＝μ(mg－Fsin θ)，随着F的增大，摩擦力减小．综上可知C正确．【考点解读】
1．受力分析在中学物理中具有相当重要的地位，无论是牛顿运动定律，还是机械能守恒、电场、磁场问题都离不开受力分析，解决上述问题的基础是对物体进行正确的受力分析．
2．正确选取研究对象是受力分析的关键．受力分析的对象可以是一个物体或物体的一部分，也可以是几个物体组成的系统，还可以是某一个结点或交点．考点三　物体的受力分析【典例剖析】
例4　一根光滑杆弯成半圆形，杆上串着质量为m的小球，用细绳系于杆的一端，如图8所示，测得细绳与水平面的夹角为30°，设细绳对小球的拉力为FT，球所受杆的弹力为FN，则(　　)答案　C方法提炼　受力分析的基本思路跟踪训练4　如图9，一小车的表面由一光滑水平面和光滑斜面连接而成，其上放一球，球与水平面的接触点为a，与斜面的接触点为b.当小车和球一起在水平桌面上做直线运动时，下列结论正确的是(　　)A．球在a，b两点处一定都受到支持力
B．球在a点一定受到支持力，在b点处一定不受支持力
C．球在a点一定受到支持力，在b点处不一定受到支持力
D．球在a点处不一定受到支持力，在b点处也不一定受到支持力【答案】D
【解析】若球与车一起水平匀速运动，则球在b处不受支持力作用，若球与车一起水平向左匀加速运动，则球在a处的支持力可能为零，故D正确．2.尖劈模型的应用解析　分析托盘和劈的受力，如图甲、乙所示．托盘受向下的重力F3＝Mg，劈对滚轮的支持力F1，圆孔的约束力F2.劈受两个滚轮的作用力F4，F5，细线的拉力F6＝mg.方法提炼　尖劈对力有“放大”作用，实际生活中的“刀”“斧”等工具都是这种“放大”作用的应用．对劈两面上的作用力按实际效果分解可以看到，劈尖角越小，这种“放大”作用越明显．【答案】750 N【解析】斜面体受重力G、轻杆的压力FT、地面的支持力FN和水平推力F，如图甲所示．为了使斜面体前进，水平推力应大于或等于FT的水平分力，即F≥FTsin θ.
杆受重物的压力Mg、斜面的支持力FN′和套管的作用力FP，如图乙所示．为了将重物顶起，斜面的支持力FN′的竖直分量至少等于Mg，FN′cos θ≥Mg.
根据力的作用是相互的，可知FT＝FN′
解以上三式得F≥Mgtan θ＝750 N.