第二章 课时2 力的合成与分解 物体的平衡-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（浙江专用）

课时2　力的合成与分解　物体的平衡

一、力的合成

1.合力与分力

(1)定义:假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力。假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同,这几个力就叫作那个力的分力。

(2)关系:合力和分力是一种等效替代关系。

2.共点力:作用在物体的同一点,或作用线的延长线交于一点的力。

3.力的合成:求几个力的合力的过程。

4.力的运算法则

(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线就表示合力的大小和方向,如图甲所示。

(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的线段首尾顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示。

二、力的分解

1.概念:求一个力的分力的过程。

2.遵循的法则:平行四边形定则或三角形定则。

3.分解的方法

(1)按力产生的实际效果进行分解。

(2)正交分解。

三、矢量和标量的合成与分解

1.矢量:既有大小又有方向的物理量,相加时遵循平行四边形定则。

2.标量:只有大小没有方向的物理量,求和时按算术法则相加。

四、共点力作用下物体的平衡

1.平衡状态:物体处于静止或匀速直线运动的状态。

2.共点力的平衡条件:F合=0或

3.共点力平衡的重要推论

如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反。

力的合成

[例1] 如图所示,一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1=120 N、F2=160 N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数μ=0.3,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2,下列说法正确的是(　B　)

A.沙发不会被推动

B.沙发的加速度大小为1 m/s2

C.沙发将沿着F1的方向移动,加速度为0.6 m/s2

D.沙发将沿着F2的方向移动,加速度为0.2 m/s2

解析:由二力合成可知,两力的合力大小为F==200 N,方向在水平面内与F1夹角的正弦值为sin θ=0.8,即θ=53°;而Ff max= μFN=0.3×500 N=150 N,有F>Ff max,则沙发做匀加速直线运动,由牛顿第二定律有F-Ff max=ma,可得a=1 m/s2,方向沿水平面与F1夹角为53°,故选B。

[变式1] 如图所示,两根立杆相距d,顶端各固定一个力传感器,一条结实的细绳两端分别系在两力传感器的挂钩上,在绳上挂一重力为G的钩码,钩码挂钩与绳之间的摩擦可忽略不计。若改变绳子的长度l,力传感器的示数F也随着绳长的改变而改变。在所挂钩码重力不变的情况下,力传感器的示数F与绳长l之间的关系正确的是(　D　)

A.F与l无关