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 B.F与l成反比 C.F与l2成反比 D.若l=2d,则F=G 解析:对钩码受力分析如图甲所示,绳子拉力与钩码所受重力G的关系是Fcos θ=G,由图乙得sin θ==,得cos θ ==,所以F==,若l=2d,得F=G,D正确。 力的分解 考向1:按作用效果分解力 [例2] (2021·广东卷)唐代《耒耜经》记载了曲辕犁相对直辕犁的优势之一是起土省力。设牛用大小相等的拉力F通过耕索分别拉两种犁,F与竖直方向的夹角分别为α和β,α<β,如图所示。忽略耕索质量,耕地过程中,下列说法正确的是(　B　) A.耕索对曲辕犁拉力的水平分力比对直辕犁的大 B.耕索对曲辕犁拉力的竖直分力比对直辕犁的大 C.曲辕犁匀速前进时,耕索对犁的拉力小于犁对耕索的拉力 D.直辕犁加速前进时,耕索对犁的拉力大于犁对耕索的拉力 解析:曲辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为Fsin α,直辕犁耕索的拉力在水平方向上的分力为Fsin β,由于α<β,则Fsin β>Fsin α,A错误;曲辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为Fcos α,直辕犁耕索的拉力在竖直方向上的分力为Fcos β,由于α<β,故Fcos α>Fcos β,B正确;作用力与反作用力大小相等,耕索对犁的拉力与犁对耕索的拉力是一对作用力与反作用力,故耕索对犁的拉力等于犁对耕索的拉力,C、D错误。 [变式2] 如图甲和乙分别是用注射器取药的情景和针尖刺入瓶塞的物理图样,针尖可看作顶角θ很小的劈尖形,医生沿着注射器施加一个较小的力F,针尖会对瓶塞产生很大的推力。现只分析如图的针尖倾斜侧面与下侧面对瓶塞产生的两个推力,则(　D　) A.针尖在两个侧面上对瓶塞的两个推力是等大的 B.针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力比下侧面的推力小 C.针尖在倾斜侧面上对瓶塞的推力FN=Fsin θ D.若F一定,使用顶