第三章 第五节 力的分解（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（粤教版2019）

第五节　力的分解 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道什么是力的分解，知道力的分解是力的合成的逆运算． 2．知道力的分解同样遵循平行四边形定则，会正确分解一个力． 3．知道力的三角形定则，会区分矢量和标量． 1．物理观念：力的分解是力的合成的逆运算． 2．科学思维：掌握力的效果分解法和正交分解法． 3．科学探究：探究分力的效果． 4．科学态度与责任：力的分解的应用． 1．概念：求一个已知力的分力叫作力的分解． 2．方法 (1)力的分解是力的合成的逆运算，力的分解也遵循平行四边形定则． (2)如果没有限制，同一个力可以分解为无数对大小、方向不同的分力．如图所示． (3)一个已知力的分解要根据具体问题来确定． [思考] 帆船比赛中，船完全靠风力前行．风对船舤的作用力如图所示，该力的两个作用效果分别是什么？ 提示　该力有两个作用效果，一是使船前行的力，另一个是使船侧移的力． 当合力一定时，分力的大小和方向会随着分力间夹角的改变而改变，两个分力的夹角越大，分力就越大． [思考] 衣服悬挂在绳子上，如图所示，此时绳子的拉力与衣服的重力，那个更大？ 提示　衣服对绳子的拉力大小等于衣服的重力，分解如图，由图可知，绳子的拉力大于衣服的重力． 探究点一　力的效果分解法 如图所示，用拇指、食指捏住圆规的一个针脚，另一个有铅笔芯的脚支撑在手掌心位置，使OA水平，然后在外端挂上一些不太重的物品，这时针脚A、B对手指和手掌均有作用力．请利用身边的学习用品亲自体验一下，并画出重物的重力的分解示意图． 提示　 1．力的分解依据 (1)根据力的作用效果分解；(2)按实际需要分解． 2．根据力的作用效果分解力的基本思路 3．常见的力的分解实例 实例 分析 地面上物体受到斜向上的拉力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，F1＝F cos θ，F2＝F sin θ(θ为拉力F与水平方向的夹角) 放在斜面上的物体的重力产生两个效果：一是使物体具有沿斜面下滑的趋势；二是使物体压紧斜面；相当于分力F1、F2的作用，F1＝mg sin α，F2＝mg cos α(α为斜面倾角) 用斧头劈柴时，力F产生的作用效果为垂直于两个侧面向外挤压接触面，相当于分力F1、F2的作用，且F1＝F2＝F 质量为m的光滑小球被竖直挡板挡住而静止于斜面上时，其重力产生两个效果：一是使球压紧挡板，相当于分力F1的作用；二是使球压紧斜面，相当于分力F2的作用，F1＝mg tan α，F2＝(α为斜面倾角) A、B两点位于同一平面内，质量为m的物体被AO、BO两绳拉住，其重力产生两个效果：一是使物体拉AO绳，相当于分力F1的作用；二是使物体拉BO绳，相当于分力F2的作用，F1＝F2＝ 质量为m的光滑小球被悬线挂靠在竖直墙壁上，其重力产生两个效果：一是使球垂直压紧墙面，相当于分力F1的作用；二是使球拉线，相当于分力F2的作用，F1＝mg tan α，F2＝ 质量为m的物体被OA、OB两线拉住，OB水平，物体的重力产生两个效果：一是使物体拉紧OA线，相当于分力F1的作用；二是使物体拉紧OB线，相当于分力F2的作用，F1＝，F2＝mg tan θ 质量为m的物体被支架悬挂而静止(OA为杆，OB可绳可杆)，其重力产生两个效果：一是压杆OA，相当于分力F1的作用；二是拉OB，相当于分力F2的作用，F1＝，F2＝ 质量为m的物体被支架悬挂而静止，其重力产生两个效果：一是拉AB，相当于分力F1的作用，二是压BC，相当于分力F2的作用，F1＝mg tan α，F2＝ 如图所示，一个重为100 N的小球被夹在竖直的墙壁和A点之间，已知球心O与A点的连线与竖直方向成θ角，且θ＝60°，所有接触点和面均不计摩擦．试求小球对墙面的压力F1和对A点压力F2. 解析　小球的重力产生两个作用效果：压紧墙壁和A点，作出重力及它的两个分力F1′和F2′，构成的平行四边形，如图所示． 小球对墙面的压力F1＝F1′＝mg tan 60°＝100 N，方向垂直墙壁向右； 小球对A点的压力F2＝F2′＝＝200 N，方向沿OA方向． 答案　见解析 [变式]　在[例1]中，若将竖直墙壁改为与左端相同的墙角B撑住小球且B端与A端等高，则小球对墙角的压力分别为多大？方向如何？ 解析　由几何关系知：FA＝FB＝mg＝100 N，故小球对A、B点的压力大小都为100 N，方向分别沿OA、OB方向． 答案　见解析 [训练1]　如图所示，接触面均光滑，球处于静止状态，球的重力为G＝50 N，请用力的分解法求出球对斜面的压力和球对竖直挡板的压力． 解析　如图所示，根据球的重力的作用效果，把重力分解为垂直斜面和垂直挡