2012年高中物理学业水平测试课件专题五力　物体的平衡及实验

(共26张PPT)
主题 内容 要求
力的合成、分解与共点
力的平衡 矢量和标量
力的合成与分解
共点力的平衡 Ⅰ
Ⅱ
Ⅰ
实验与探究 实验三：验证力的平行四边形定则 Ⅱ
一、力的合成
1．力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”(合力)．力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则．
2．共点的两个力合力的大小范围是|F1－F2|≤F合≤F1＋F2
3．合力可能比分力大，也可能比分力小，也可能等于某一个分力．
4．共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零．
二、力的分解
1．力的分解遵循平行四边形定则，力的分解相当于已知对角线求邻边．
2．两个力的合力唯一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解．
3．正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法．
用正交分解法求合力的步骤：
①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向．
②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向．
③求在x轴上的各分力的代数和Fx合和在y轴上的各分力的代数和Fy合．
三、物体的受力分析
1．对物体受力分析的一般思路
(1)明确研究对象，研究对象可以是质点、结点、物体、物体系．
(2)按顺序分析物体所受的力，一般可先按重力、弹力、摩擦力的次序分析，再分析其他力．
(3)正确画出受力图，注意不同对象的受力图用隔离法分别画出，对于质点和不考虑力对物体的形变和转动效果的情况，可将各力平移至物体的重心上，即各力均从重心画起．
(4)检验，防止错画力、多画力和漏画力．
2．受力分析的注意事项
(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．
(2)只分析根据性质命名的力．
(3)每分析一个力，都应找出施力物体．
(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力．
四、共点力的平衡
1．平衡状态
物体处于静止或者保持匀速直线运动状态，叫做平衡状态．
2．平衡条件
物体所受的合外力为零：F合＝0.
平衡条件常用的表达形式，在正交分解法中有
3．平衡特点
(1)二力平衡时，二力等值、反向、共线；
(2)非平行三力平衡时，三力共面、共点且首尾相接围成三角形；
(3)物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中某一个力跟其余力的合力大小相等、方向相反、作用在一条直线上．同时这多个力可以构成一个封闭多边形．
4．常用的求解方法
(1)解三角形法：这种方法主要用来解决三力平衡问题．根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这一三角形求解平衡问题．
(2)正交分解法：建立直角坐标系，把各个力沿坐标轴方向分解，列出沿两坐标轴的方程，此时平衡条件可表示为：
Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0，
Fy＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝0.
五、实验：验证力的平行四边形定则
实验原理：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，让同一条一端固定的橡皮条先后伸长到某点，所以一个力F就是这两个力F1、F2的合力，作出力F的图示，再作出两个力F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出以F1、F2为邻边的平行四边形的对角线表示F合，比较F和F合的大小和方向是否相同．
(1)两次拉橡皮条的结点一定要拉到同一位置．
(2)用一个力F拉橡皮条时，作出力的图示，力的方向一定与橡皮条的方向在同一直线上．
(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平测试)一物体受到两个力的作用，大小分别是6 N和4 N．其合力F大小的范围是(　　)
A．2 N≤F≤10 N　　　　B．4 N≤F≤10 N
C．6 N≤F≤10 N D．4 N≤F≤6 N
解析：二力合成，合力的范围|F1－F2|≤F合≤F1＋F2，故2 N≤F≤10 N.
答案：A
点评：本题属于“理解”层次，理解合力的范围．
(单选Ⅰ)如下图所示，拖拉机拉着耙耕地，拉力F与水平方向成α角，若将该力沿水平和竖直方向分解，则它的水平分力为(　　)
A．Fsinα B．Fcosα
C．Ftanα D．Fcotα
解析：由力的平行四边形定则，水平分力为Fcosα.
答案：B
点评：熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律，是解决本题的根本．
(单选Ⅱ)如图所示，细绳 OA和OB悬挂着一物体P，细绳BO水平，那么关于细绳 AO和BO拉力情况，下列判断正确的是(　　)
A．OA绳拉力小于OB绳的拉力
B．OA绳拉力大于OB绳的拉力
C．OA绳的拉力和OB绳的拉力均小于重物P的重力
D．OA绳的拉力和OB绳的拉力均大于重物P的重力
解析：受力分析如下图，FOA为直角三角形的斜边，大于直角边FOB，而FOA与FOB的合力与G等大反向，FOA＞G，由于角度未知，FOB与G无法比较．
答案：B
点评：本题属于“应用”层次，考查受力分析的方法．
(多选)下面关于力的说法中，正确的是(　　)
A．合力小于任何一个分力是可能的
B．力的作用可以改变物体的运动状态
C．物体在受到力作用的同时一定会对其它物体施力
D．合力一定大于任何一个分力
解析：合力可以大于、等于或是小于其中某一分力，A正确，D错；力的作用效果有两条：改变物体的运动状态、改变物体的形状，B正确；力的作用是相互的，有受力物体，必有施力物体，C正确．
答案：ABC
(单选Ⅱ)(2010年天津学业水平测试)如下图所示，在“探究求合力的方法”实验中，将橡皮条的一端固定在水平木板上的A点，另一端系上两条细绳，用两个弹簧秤分别钩住两条细绳的绳套，互成一定角度地拉橡皮条．下列说法正确的是(　　)
A．两条细绳必须等长
B．两条细绳必须垂直
C．两个弹簧秆的拉力必须等大
D．两个弹簧秆必须贴近木板表面且与木板平面平行
解析：实验中两分力不一定垂直，也不一定等大，为了在纸上作图减小误差，两弹簧秤必须贴近木板平面且与平面平行．
答案：D
点评：在这个实验中，用橡皮条在拉力作用下发生的形变来反映力的作用效果，这个形变包括伸长量和伸长方向两项，伸长量反映橡皮条所受拉力的大小，伸长方向反映橡皮条所受拉力的方向．
1．(单选Ⅰ)两个力大小分别为2 N和4 N，作用方向在同一直线上，则它们的合力大小可能是(　　)
A．0 B．6 N
C．7 N D．8 N
解析：同一直线上二个力的合力F，|F1-F2 |≤ F ≤F1＋F2，即2 N≤F≤6 N，故B对．
答案：B
2．(单选Ⅰ)(2010年广东佛山学业水平模拟)两个共点力的夹角θ固定不变，其合力为F，当其中一个力增大时，下列说法正确的是(　　 )
A．F一定增大
B．F可以不变
C．F可能增大，也可能减小
D．当0＜θ＜90°，F一定减小
C
3．(单选Ⅱ)一根轻绳能承受的最大拉力为G，现将一重量为G的物体系在绳的中点，两手先并拢握住绳的两端，然后缓慢地左右对称分开，若想绳不断，两绳间的夹角不能超过(　　)
A．45°　B．60°　C．120°　D．135°
解析：物体受力如图所示，由几何知识，得：2Fcos θ＝G，F＝G，得θ＝60°，即两绳之间的夹角不能超过120°，故正确答案为C.
答案：C
4．(单选Ⅱ)(2010年广东水平测试)如图所示，用力F把木块紧压在竖直墙上不动，木块对墙的压力为N，木块受到的摩擦力为f，受到的重力为G，则(　　)
A．N＞F B．N＜F
C．f＞G D．f＝G
解析：在竖直方向由二力平衡条件得f＝G.
答案：D
5．(单选Ⅰ)(2010年深圳学业水平模拟)大小分别为5 N和15 N的两个力，同时作用在一个物体上，则它们的合力可能是(　　)
A．5 N　　B．8 N　　C．15 N　　D．25 N
解析：合力范围为10 N≤F≤20 N，故C对．
答案：C
一、单项选择题(Ⅰ)(1－10)
1．关于合力的下列说法，正确的是(　 　)
A．几个力的合力就是这几个力的代数和
B．几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个力
C．几个力的合力可能小于这几个力中最小的力
D．几个力的合力一定大于这几个力中最大的力
解析：合力可能大于分力，也可能小于分力或等于分力的大小，故C对．
答案：C
二、单项选择题(Ⅱ)(11－16)
11．物体同时受到同一个平面内三个共点力的作用，下列几组力的合力不可能为零的是(　　)
A．5 N,7 N,8 N B．5 N,2 N,3 N
C．1 N,5 N,10 N D．10 N,10 N,10 N
解析：A、B、D选项都满足任意两个力之和大于(或等于)第三个力的条件，而C选项较小的两个力之和仍小于最大的力，因此合力不可能为零．故选C.
答案：C
三、多项选择题(17－20)
17．如下图，某小孩从滑梯上滑下，其中在BC段是匀速直线运动，忽略空气阻力．对于这段匀速运动过程的受力，下列说法正确的有(　　)
A．小孩只受到重力与支持力的作用
B．小孩只受到重力与摩擦力的作用
C．小孩受到重力、支持力和摩擦力的作用
D．小孩受到的合外力为零
解析：小孩匀速运动，合外力为零，必然受到重力、支持力、摩擦力共同作用．故选CD.
答案：CD