内容正文:
第2讲 力的合成与分解
知识点一 力的合成与分解
1.合力与分力
(1)定义:如果一个力产生的________跟几个力共同作用产生的________相同,这一个力就叫那几个力的________,那几个力就叫这个力的________.
(2)关系:合力与分力在作用效果上是一种________的关系.
答案 (1)效果 效果 合力 分力 (2)等效替代
2.共点力
作用在物体的同一点,或________交于一点的几个力,如图所示均为共点力.
答案 力作用线
3.力的合成
(1)定义:求几个力的________的过程.
(2)运算法则
平行四边形定则
三角形定则
求两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的线段为________作平行四边形,这两个邻边之间的________就表示合力的大小和方向.如图甲所示,F1、F2为分力,F为合力
把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的首到第二个矢量的尾的________为合矢量.如图乙所示,F1、F2为分力,F为合力
答案 (1)合力 (2)邻边 对角线 有向线段
4.力的分解
(1)定义:求一个力的________的过程.力的分解是________的逆运算.
(2)运算法则:________________定则或________定则.
(3)分解方法
①效果分解法.
如图所示,物体重力G的两个作用效果,一是使物体沿斜面下滑,二是使物体压紧斜面,这两个分力与合力间遵循平行四边形定则,其大小分别为G1=________,G2=________.
②正交分解法.
答案 (1)分力 力的合成 (2)平行四边形 三角形
(3)①Gsin θ Gcos θ
知识点二 矢量和标量
1.矢量:既有大小又有________的物理量,运算时遵循____________定则,如速度、力等.
答案 方向 平行四边形
2.标量:只有大小没有________的物理量,求和时按__________法则相加,如路程、速率等.
答案 方向 代数
1.判一判
(1)两个力的合力一定比其分力大.( )
(2)互成角度(非0°或180°)的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形.( )
(3)矢量既有大小又有方向.( )
(4)既有大小又有方向的物理量一定是矢量.( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.想一想
(1)如图所示,F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是哪一个?
A B C D
(2)电流既有大小又有方向,它是标量还是矢量?判断一个既有大小又有方向的物理量是不是矢量,关键看什么?
(1)提示:由矢量合成法则可知A图的合力为2F3,B图的合力为零,C图的合力为2F2,D图的合力为2F3,因F2为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为C图.
(2)提示:标量,看运算法则.
考点一 力的合成问题
1.[两个共点力的合成问题]
如图所示为两个共点力的合力F随两分力的夹角θ变化的图像,则这两个分力的大小分别为( )
A.1 N 4 N
B.2 N 3 N
C.1 N 5 N
D.2 N 4 N
答案 B
解析 由图可知,当两力夹角为180°时,两力的合力为1 N,即F2-F1=1 N;而当两力夹角为0°时,两力的合力为5 N,即F2+F1=5 N,解得F1=2 N,F2=3 N,选项A、C、D错误,B正确.
2.[三个共点力的合成问题]
有三只豹子在抢食一猎物,三只豹子沿水平方向用大小分别为300 N、400 N、500 N的力拖动猎物.若豹子的方位不确定,则这三个力的合力的最小值和最大值分别为( )
A.100 N 1 200 N
B.200 N 1 000 N
C.400 N 1 000 N
D.0 1 200 N
答案 D
解析 300 N、400 N和500 N方向相同的时候,合力最大为1 200 N;300 N、400 N的合力的范围是100 N≤F≤700 N,所以当300 N、400 N的合力为500 N的时候,与第三个力大小相等方向相反,此时的合力最小为零,选项D正确,A、B、C错误.
3.[作图法计算共点力的合力]
一物体受到三个共面共点力F1、F2、F3的作用,三力的矢量关系如图所示(各小方格边长相等),则下列说法正确的是( )
A.三力的合力有最大值F1+F2+F3,方向不确定
B.三力的合力有唯一值3F3,方向与F3同向
C.三力的合力有唯一值2F3,方向与F3同向
D.由题给条件无法求出合力大小
答