高一物理《力的合成与分解》专题辅导

中国权威高考信息资源门户高一物理《力的合成与分解》专题辅导知识要点梳理知识点一——合力与分力、共点力1、合力与分力几个力共同作用的效果与某一个力单独作用的效果相同，则这一个力就叫做那几个力的合力。那几个力称为这一个力的分力2、共点力如果几个力同时作用在物体上的同一点或者它们的作用线相交于同一点，我们就把这几个力叫做共点力。知识点二——力的合成1、同一直线上两个力的合成若两个力同方向，F=F1+F2，方向与分力的方向相同若两个力反方向，，方向与分力大的方向相同2、不在同一直线上两个力的合成，满足平行四边形定则若两个分力大小分别为F1、F2，夹角为，则两个力合力的大小讨论：a.当θ=00时，F=F1+F2b.当θ=1800时，c.当θ=900时，中国权威高考信息资源门户当θ=1200时，且F1=F2时，F=F1=F2e.当θ在00∽1800内变化时，当θ增大时，F随之减小，θ减小时，F随之增大知识点三——力的分解1、求一个已知力的分力叫做力的分解。力的分解是力的合成的逆运算。力的分解同样也遵守平行四边形定则。2、把一个力分解成两个分力，仅是一种等效替代关系，不能认为这两个分力有两个施力物体。同时分力的作用点也一定要和已知力的作用点相同。3、力的分解时，应该根据力的实际效果来确定它的分力，因为分力与合力只有在相同作用效果的前提下才能够相互代替。因此力的分解的关键是找出力的作用效果。常见的几种情况分析如下：(1)斜面上的物体的重力一方面使物体沿斜面下滑，另一方面使物体紧压斜面，因此重力一般分解为沿斜面向下和垂直于斜面向下的两个力F1、F2，如图所示。中国权威高考信息资源门户(2)地面上物体受斜向上的拉力F，拉力F一方面使物体沿水平地面前进，另一方面向上提物体，因此拉力F可分解为水平向前的力F1和竖直向上的力F2，如图所示。(3)用绳子挂在墙上的篮球受到的重力G产生了两个效果，一个效果将绳子拉紧，另一个效果使球压墙，所以球的重力G可分解为斜向下拉绳子的力F1和水平压墙的力F2，如图所示。(4)如图所示，电线OC对O点的拉力大小等于灯的重力，电线AO、BO都被拉紧，可见，OC上向下的拉力可分解为斜向下拉紧AO的力F1和水平向左拉紧BO的力F2。4、当合力一定时，分力的大小和方向将随着分力间夹角的改变而改变。两个分力间的夹角越大，分力就越大；两个分力间的夹角越小，分力就越小。中国权威高考信息资源门户知识点四——附加条件下力的分解将力F分解，（1）若已知两个分力的方向，有唯一解（2）若已知一个分力的大小和方向，有唯一解（3）若已知F1的大小和F2与F的夹角θ(θ为锐角)，则当F1Fsinθ时，无解当F1=Fsinθ时，唯一解当Fsinθ＜F1＜F时，有两解当F1F时，唯一解知识点五——正交分解法正交分解法是根据力的实际作用效果，把一个已知力分解为两个互相垂直的分力。正交分解适用于各种矢量。在设定坐标后，可以将矢量运算转化成标量运算，所以正交分解是一种很有用的方法。正交分解法的一般程序：a．正确选定直角坐标系b．分别将各个力投影到坐标轴上c．分别求出x、y轴上的合力Fx、Fy如图所示，将力F沿x轴和y轴两个方向分解，则中国权威高考信息资源门户．由勾股定理求合力知识点六——实验验证力的平行四边形定则实验目的：验证力的平行四边形定则实验器材：方木板、白纸、弹簧测力计（两个）、橡皮筋、细绳套（两个）、铅笔、三角板、刻度尺、图钉实验原理：结点受三个共点力作用处于平衡状态，则F1、F2之合力必与F3平衡，改用一个拉力F′使结点仍到O，则F必与F1、F2的合力等效，与F3平衡，以F1、F2为邻边作平行四边形求出合力F，比较F′与F的大小和方向，以验证力合成时的平行四边形定则。实验步骤：(1)用图钉把白纸钉在方木板上。(2)把方木板平放在桌面上，用图钉把橡皮条的一端固定在A点，橡皮条的另一端拴上细绳套(3)用两只弹簧秤分别钩住细绳套，互成角度的拉橡皮条，使橡皮条伸长到某一位置O(如图所示)用铅笔描下O点的位置和两条细绳的方向，并记录弹簧秤的读数。注意在使用弹簧秤的时候，要使细绳与木板平面平行。(4)用铅笔和刻度尺从力的作用点(位置O)沿着两条绳套的方向画直线，按选定的标度作出这两只弹簧秤的拉力F1和F2的图示，以F1和F2为邻边利用刻度尺和三角板作平行四边形，过O点画平行四边形的对角线，即为合力F的图示。(5)只用一只弹簧秤通过细绳套把橡皮条的结点拉到同样的位置O，记下弹簧秤的读数和细绳的方向，用刻度尺从O点按选定的标度沿记录的方向作出这只弹簧秤的拉力F′的图示。(6)比较一下，力F′与用平行四边形法则求出的合力F在大小和方向上是否相同。(7)改变两个力F1、F2的大小和夹角，再重复实验两次。注意事项：（1）弹簧测力计在使用前应检查、校正零点，检查量程和最小刻度单位。（2）用来测量F1和F2的两个弹簧测力计应用规格、性能相同，挑选的方法是：将两只弹簧测力计互相钩着，向相反方向拉，若两弹簧测力计对应的示数相等，则可同时使用。（3）使用弹簧测力计测拉力时，拉力应沿弹簧测力计的轴线方向，弹簧测力计、橡皮筋、细绳套应位于与木板平行的同一平面内，要防止弹簧卡壳，防止弹簧测力计或橡皮筋与纸面摩擦。拉力应适当大一些，但拉伸时不要超出量程。（4）选用的橡皮筋应富有弹性，能发生弹性形变，实验时应缓慢地将橡皮筋拉伸到预定的长度．同一次实验中，橡皮筋拉长后的结点位置必须保持不变。（5）准确作图是本实验减小误差的重要一环，为了做到准确作图，拉橡皮筋的细绳要中国权威高考信息资源门户长一些；结点口的定位应力求准确；画力的图示时应选用恰当的单位标度；作力的合成图时，应尽量将图画得大些。（6）白纸不要过小，并应靠木板下边缘固定，A点选在靠近木板上边的中点为宜，以使O点能确定在纸的上侧。规律方法指导1．对等效替代法的认识等效替代法是物理学中常用的方法，通过等效替代可以简化物理模型：用一个力替代几个力，简化物体的受力。等效替代强调的效果相同，这是等效代替法的灵魂。2．任意两个力的合成任意两个力的合成满足公式；当θ等于零时，合力等于两分力相加；当θ等于1800时，合力等于两分力相减的绝对值。合力随两个分力夹角的增大而减小，因此两个力合力的范围3．多个力的合成力的合成满足平行四边形定则，如果是多个共点力求合力，可以用平行四边形定则先求出其中两个力的合力，然后同样再用平行四边形定则求这个力与第三个力的合力，直到把所有外力都合成为止，最后得到这些力的合力。4．三个力合力的范围对于三个力求合力的范围，可以先将任意两个力合成，然后看剩余的力是否在这两个力合力的范围内，若在，合力最小一定为零。若不在，将剩余的力与这两个力的合力作差，最小值就是最小的合力。合力最大值将所有的力求和即可。5．力的分解时，应该根据力的实际效果来确定它的分力力的分解时，应该根据力的实际效果来确定它的分力，因为分力与合力只有在相同作用效果的前提下才能够相互替代。因此力的分解的关键是找出力的作用效果。6．力的分解是研究问题的一种方法力的分解是研究问题的一种方法，在对物体进行受力分析时，切不可认为每一个分力都有施力物体，同时分力的作用点要和已知力的作用点相同。7．验证力的平行四边形定则的实验中的注意问题在验证力的平行四边形定则的实验中，两次必须使橡皮条伸长到同一位置O点，这样保证作用效果相同。用一个弹簧秤拉动时，拉力的方向一定与橡皮条的方向相同。类型一——合力与分力的关系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中国权威高考信息资源门户．几个力的合力可能大于这几个力中最大的力思路点拨：合力与分力之间满足平形四边形定则解析：力的合成不是代数运算，而是矢量运算。答案：CD总结升华：合力可以比分力大、可以比分力小、可以和分力的大小相等。举一反三【变式】关于合力与分力，下列说法正确的是：（）A．合力的大小一定大于每个分力的大小B．合力的大小至少大于其中的一个分力C．合力的大小可以比两个分力都大，也可以比两个分力都小D．合力的大小不可能与其中的一个分力相等思路点拨：合力与分力大小之间的关系存在多种可能。解析：如果两个分力同方向，合力比任何一个分力都大；如果两个分力等大反方向，合力比任何一个分力都小；如果两个分力大小相等，夹角为1200，合力大小与分力大小相等。答案：C总结升华：不能理解为合力（合在一起）就一定比分力大，因为这是矢量合成类型二——两个力合力的范围2、5N和7N的两个力的合力可能是：（）A．3NB．13NC．2.5ND．10N思路点拨：两个力合力的范围解析：5N和7N的两个力的合力最小为2N，最大12N。答案：ACD总结升华：清楚两个力合力的范围，只要是界于这个范围之间的所有力都有可能，这是由于这两个力夹角的不同来决定的。举一反三【变式】两个力的合力最大值是10N，最小值是2N，这两个力的大小是______和______。思路点拨：两个力同方向时，合力最大为二者之和；两个力反方向时，合力最小为二者之差的绝对值。解析：设其中一个力为F1，另一个力为F2，则，，解得：，答案：6N、4N总结升华：该题中两个力反方向求合力没有加绝对值，这是由于这两个力哪个大都可以。中国权威高考信息资源门户类型三——三个力求合力3、大小分别是5N、7N、9N的三个力合成，其合力F大小的范围是：（）A．2N≤F≤20NB．3N≤F≤21NC．0N≤F≤20ND．0N≤F≤21N思路点拨：三个力的合力，可以先将其中的两个力合成，然后与剩下的一个力再合成解析：三力的合力求其大小的范围，则先确定两力合成的大小范围，5N和7N的合力F′最大值为12N，最小值为2N，也就是大小可能为9N，若是F′的方向与9N力的方向相反，这两力合成后的合力可能为零。若F′的大小为12N时，其方向与9N的方向相同时，合力的大小可能为21N，实际上就是三个力的方向相同的结果。综上所述，选项D正确。总结升华：三个力求合力，先将其中任意两个力合成，然后看剩余的力是否在这两个力合力的范围内，若在，合力最小一定为零。若不在，将剩余的力与这两个力的合力作差，最小值就是最小的合力。合力最大值将所有的力求和即可。举一反三【变式】有三个力，F1＝2N，F2＝5N，F3＝8N，则：（）A．F1可能是F2和F3的合力B．F2可能是F1和F3的合力C．F3可能是F1和F2的合力D．上述说法都不对思路点拨：看这个力是否是另两个力的合力，可以将这两个力合成，如果这个力在这个范围，这个力就可以是这两个力的合力解析：将三个力中任意两个合成，第三个力都不在这个范围，因此A、B、C都不对。答案：D总结升华：三个力中其中一个能否是另两个的合力，可以先将另外两个力进行合成，观察这个力是否在这个范围，如果不在，这个力一定不是这两个力的合力。类型四——矢量三角形4：如图所示，F1、F2、F3组成了一个三角形，下列说法正确的是：（）A．F3是F1、F2的合力B．F2是F1、F2的合力C．F1是F2、F3的合力D．以上都不对思路点拨：根据平行四边形定则，合力和两个分力必构成一个封闭的矢量三角形，叫做力的三角形定则。如图所示解析：在力的三角形图中，如果有两个顺向箭头，比如题中的F1和F2，这两个力就是分力；另一个力就是合力。中国权威高考信息资源门户答案：A总结升华：不标箭头的三角形不能确定谁是合力。举一反三【变式】如图所示，F1、F2、F3组成了一个三角形，关于这三个力的合力的大小，下列说法正确的是：（）A．合力大小是F3B．合力大小是2F3C．合力大小是2F1D．合力大小是2F2思路点拨：在矢量三角形中要清楚谁是合力，谁是分力。解析：F1和F2的