第2章 第2讲 力的合成与分解(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第二章 相互作用——力 第2讲　力的合成与分解 1.会结合平行四边形定则运用作图法和计算法两种方法求合力。2.会运用效果分解法和正交分解法计算分力。3.了解“活结”与“死结”、 “动杆”与“定杆”的区别。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.合力与分力。 (1)定义:如果一个力产生的效果与几个力共同作用产生的效果相同,这个力就叫作那几个力的_______,那几个力叫作这个力的_______。 (2)关系:合力与分力❶是___________关系。(注❶:合力不一定大于分力) 考点1　共点力的合成 合力 分力 等效替代 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.共点力。 作用在物体上的同一点或作用线交于一点的几个力。如下图所示均为共点力。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.力的合成。 (1)定义:求几个力的_______的过程。 (2)运算法则。 ①平行四边形定则:求两个互成角度的_______的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的_______和_______,如图甲所示。 合力 共点力 大小 方向 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 ②三角形定则: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。 有向线段 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)合力和分力可以同时作用在一个物体上( ) (2)两个力的合力不一定大于分力( ) (3)当一个分力增大时,合力一定增大( ) 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.求合力的方法。 (1)作图法:作出力的图示,结合平行四边形定则,用刻度尺量出表示合力的线段的长度,再结合标度算出合力的大小。 (2)计算法:根据平行四边形定则作出力的示意图,然后利用勾股定理、三角函数、正弦定理等求出合力。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.合力范围的确定。 (1)两个共点力的合力大小范围:|F1-F2|≤F合≤F1+F2。 ①两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小。 ②当两个力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1+F2。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)三个共点力合力大小的范围。 ①最大值:三个力同向时,合力最大,为Fmax=F1+F2+F3。 ②最小值:如果一个力的大小处于另外两个力的合力大小范围内,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如果不处于此范围内,则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和,即Fmin=F1-(F2+F3)(F1为三个力中最大的力)。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　合力大小的范围 【典例1】　在实验室中,一同学将三个力传感器的钩勾在一起,处于静止状态,并读出三个传感器的读数,下列数据明显有误的是(　　) A.1 N、5 N、10 N B.7 N、4 N、4 N C.1 N、8 N、8 N D.4 N、8 N、9 N 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　1 N、5 N的合力范围是4 N≤F合≤6 N,10 N不在这个范围之内,则三个力的合力最小值不为零,不能处于静止状态;同理可判断B、C、D三个选项中三力的合力可以为零,可以处于静止状态。综上所述,应选A项。 答案　A 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　作图法求合力 【典例2】　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),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.由题给条件无法求合力大小 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 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,B项 正确。 答案　B 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　解析法求合力 【典例3】　如图甲所示,射箭时,释放箭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° 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　弓弦拉力的合成如图所示,由于F1=F2,由几何知识得2F1cos =F,有cos ==0.6,所以=53°,即α=106°,D项正确。 答案　D 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.定义:求一个已知力的_______的过程,力的分解是___________的逆运算。 2.遵循原则:___________定则或三角形定则。 3.分解方法。 (1)按力产生的_______分解。 考点2　力的分解常用的两种方法 分力 力的合成 平行四边形 效果 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)正交分解法❷。(注❷:分解的目的是将矢量运算转化为代数运算,便于求合力) 将结点O处所受OC段绳子拉力FC和OB段绳子拉力FB分别按力的效果分解和正交分解如图所示。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (1)合力与它的两个分力的作用对象是同一个物体( ) (2)在对力进行合成与分解时均依据平行四边形定则( ) (3)正交分解法是将不在坐标轴上的力分解在坐标上,把矢量运算转化为代数运算( ) 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.按力的作用效果分解。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.力的正交分解法。 (1)建立坐标轴的原则:在静力学中,以少分解力和分解已知力为原则;在动力学中,往往以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。 (2)多个力求合力的方法:把各力向相互垂直的x轴、y轴分解,分别求得 x轴、y轴方向的合力Fx、Fy,则合力大小F=,合力方向与x轴夹角为θ,则tan θ=。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　按照力的作用效果分解 【典例4】　(多选)明朝谢肇淛的《五杂组》中记载:“明姑苏虎丘寺塔倾侧,议欲正之,非万缗不可。一游僧见之曰:无烦也,我能正之。”游僧每天将木楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去,经月余扶正了塔身。假设所用的木楔为等腰三角形,木楔的顶角为θ,现在木楔背上加一力F,方向如图所示,木楔两侧产生推力FN,则(　　) A.若F一定,θ大时FN大 B.若F一定,θ小时FN大 C.若θ一定,F大时FN大 D.若θ一定,F小时FN大 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　如图所示,把力F分解在垂直于木楔两侧的方向上,根据力的作用效果可知,F1=F2=FN=,由此式可知,B、C两项正确,A、D两项错误。 答案　BC 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【易错警示】　本例中力F产生两个挤压砖块的效果,这两个分力不是对砖块的挤压力。合力与分力应作用在同一物体上,两分力的作用对象是木楔,而木楔对砖块的挤压力是作用在砖块上,显然两者不同。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　力的正交分解法 【典例5】　 如图所示,水平地面上静止的物体重力G=100 N,若受一与水平方向成θ=37°角的拉力F=60 N,此时物体所受的摩擦力Ff=16 N。 (已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,最大静摩擦力等于滑动摩擦力) (1)求物体所受的合力; (2)求物体与地面间的动摩擦因数; (3)若将拉力改成与水平方向仍成37°角斜向下方的推力F'=60 N,其他条件不变,求此时物体所受合力的大小。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)物体受力如图所示,物体所受合力 F合=Fcos 37°-Ff=60×0.8 N-16 N=32 N。 (2)由竖直方向受力平衡有 FN+Fsin 37°=G, 解得FN=G-Fsin 37°=100 N-60×0.6 N=64 N, 则动摩擦因数μ===0.25。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)水平方向有F合'=F'cos 37°-Ff', 竖直方向有FN'=G+F'sin 37°=100 N+60×0.6 N=136 N, 又Ff'=μFN', 联立解得F合'=14 N。 答案　(1)32 N　(2)0.25　(3)14 N 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.“死结”和“活结”问题。 (1)“死结”可理解为把绳子分成两段,且不可以沿绳子移动的结点。“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳,因此由 “死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等。 考点3　“活结”与“死结”、“动杆”与“定杆” 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (2)“活结”可理解为把绳子分成两段,且可以沿绳子移动的结点。“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的。绳子虽然因“活结”而弯曲,但实际上是同一根绳,所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等,两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2. “动杆”和“定杆”问题。 杆可分为固定杆和活动杆。固定杆的弹力方向不一定沿杆,弹力方向视具体情况而定,活动杆只能起到“拉”和“推”的作用。一般情况下,插入墙中的杆属于固定杆(如“死结”和“活结”问题中甲、乙两图中的杆),弹力方向不一定沿杆,而用铰链相连的杆属于活动杆(如丙图中的杆),弹力方向一定沿杆。 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　“活结”与“死结”问题 【典例6】　(2020·全国卷Ⅲ)如图,悬挂甲物体的细线拴牢在一不可伸长的轻质细绳上O点处;绳的一端固定在墙上,另一端通过光滑定滑轮与物体乙相连。甲、乙两物体质量相等。系统平衡时,O点两侧绳与竖直方向的夹角分别为α和β。若α=70°,则β等于(　　) A.45° B.55° C.60° D.70° 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　 甲物体是拴牢在O点,且甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙绳的拉力大小相等,O点处于平衡状态,则左侧绳子拉力的方向在甲、乙绳子的角平分线上,如图所示,根据几何关系有180°=2β+α,解得β=55°,故B项正确。 答案　B 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　“动杆”与“定杆”问题 【典例7】　如图甲所示,轻绳AD跨过固定在水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为m1的物体,∠ACB=30°;如图乙所示的轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上,另一端G被细绳EG拉住,EG与水平方向成30°角,轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为m2的物体,重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　) 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.图甲中BC对滑轮的作用力大小为 B.图乙中HG杆受到绳的作用力为m2g C.细绳AC段的拉力TAC与细绳EG段的拉力TEG之比为m1∶m2 D.细绳AC段的拉力TAC与细绳EG段的拉力TEG之比为m1∶2m2 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　题图甲中,两段绳的拉力大小都是m1g,夹角为120°角,因此合力大小是m1g,根据共点力平衡,BC杆对滑轮的作用力大小也是m1g(方向与竖直方向成60°角,斜向右上方),A项错误;题图乙中,以G为研究对象,分析受力情况如图,由平衡条件得FHGtan 30°=m2g,得FHG=m2g,即HG杆 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 受到绳的作用力为m2g,故B项错误;题图甲中绳AC段的拉力TAC= m1g,题图乙中由于TEGsin 30°=m2g得TEG=2m2g,解得=,故C项错误, D项正确。 答案　D 第2讲　力的合成与分解 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$