内容正文:
物 理
第二章 相互作用
第3讲 力的合成与分解
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作用力
反作用力
大小
相反
同一条直线
F=-F′
作用
依存
任何运动状态
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等效替代
平行四边形
三角形
正交
方向
平行四边形定则
算术
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×
×
√
×
√
√
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续表
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1.会应用平行四边形定则及三角形定则求合力。
2.能利用效果分解法和正交分解法计算分力。
【知识总览】
【微点辨析】
(1)作用力与反作用力的效果相互抵消。( )
(2)合力作用在一个物体上,分力作用在两个物体上。( )
(3)几个力的共同作用效果可以用一个力来替代。( )
(4)一个力只能分解为一对分力。( )
(5)两个大小恒定的力F1、F2的合力的大小随它们的夹角的增大而减小。( )
(6)互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形。( )
考点 eq \a\vs4\al(1) 共点力的合成(素养自修)
1.[力的合成规律]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(小方格边长相等),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.由题给条件无法求合力大小
解析 先以力F1和F2为邻边作平行四边形,其合力与F3共线,大小F12=2F3,如图所示,F12再与第三个力F3合成求合力F合,可得F合=3F3,故选B。
答案 B
2.[合力的计算]射箭是奥运会上一个观赏性很强的运动项目,中国队有较强的实力。如图甲所示,射箭时,刚释放的瞬间若弓弦的拉力为100 N,对箭产生的作用力为120 N,其弓弦的拉力如图乙中F1和F2所示,对箭产生的作用力如图乙中F所示,则弓弦的夹角α应为(cos 53°=0.6)( )
A.53°
B.127°
C.143°
D.106°
解析 以箭与弓弦交点作为受力对象,根据图乙可知F1=F2,由力的合成法则,得
F1cos eq \f(α,2) +F2cos eq \f(α,2) =F,
则cos eq \f(α,2) = eq \f(\f(F,2),F1) = eq \f(\f(120,2),100) =0.6,解得α=106°,故A、B、C错误,D正确。
答案 D
3.[三角形定则的应用]大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成一个封闭的三角形,且这三个力的大小关系是F1<F2<F3,下列四幅图中,这三个力的合力最大的是( )
解析 由力的三角形定则知,A中三个力的合力为2F1,B中三个力的合力为0,C中三个力的合力为2F3,D中三个力的合力为2F2,其中2F3最大,选项C正确。
答案 C
1.合力大小的求解方法
作图法
作出两分力的图示,再根据平行四边形定则求出合力的大小
计算法
根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出合力。
2.合力与分力大小关系的三个重要结论
(1)两个分力的大小一定时,夹角θ越大,合力越小。
(2)合力一定,两等大分力的夹角越大,两分力越大。
(3)合力的大小可以大于分力的大小、等于分力的大小,也可以小于分力的大小。
3.几种特殊情况的共点力的合成
类型
作图
合力的计算
互直垂直
F= eq \r(F12+F22)
tan θ= eq \f(F1,F2)
两力等大,
夹角为θ
F=2F1cos eq \f(θ,2)
F与F1夹角为 eq \f(θ,2)
类型
作图
合力的计算
两力等大,
夹角为120°
合力与分力等大
F′与F夹角为60°
考点 eq \a\vs4\al(2) 力的分解(方法模型)
方法1 根据具体情况分解
[例1] 如图所示的四种情况(甲、乙、丙图中的球表面光滑),请把物体的重力G按力的作用效果进行分解,画出分解的示意图。
解析 按重力的作用效果,找出两个分力的方向,以重力为对角线,作平行四边形。
答案 如答图所示
1.如图所示,小球被轻绳系住,静止在光滑斜面上。若按力的实际作用效果来分解小球受到的重力G,则G的两个分力的方向分别是图中的( )
A.1和2
B.1和3
C.2和3
D.1和4
解析 小球重力产生两个效果,一是使绳子拉伸,二是使斜面受