第2章　第7讲　力的合成与分解 课件 -2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习课件聚焦“力的合成与分解”核心考点，依据高考评价体系梳理了合力与分力的等效替代关系、共点力合成法则、力的分解方法等考查要求，通过分析近五年高考真题明确了“合力范围计算”“正交分解应用”等高频考点权重，归纳了作图法、计算法等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“知识体系构建+易错点警示+实战题型突破”，如易错辨析模块针对“合力一定大于分力”等10个典型错误进行深度剖析，跟踪训练通过“三力平衡合力范围判断”“擦窗工具受力分析”等真题实例，培养学生科学思维中的模型建构与科学推理素养。教师可借助“动杆定杆模型”“正交分解步骤”等突破方法，指导学生掌握解题技巧，提升高考冲刺阶段的复习效率。

第7讲　力的合成与分解 一、力的合成与分解 1．合力与分力 (1)定义：如果一个力______________跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫作那几个力的________，原来那几个力叫作________。 (2)关系：合力和分力是____________的关系。 产生的效果 合力 分力 等效替代 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．共点力 作用在物体的__________，或作用线的__________交于一点的力。如下图所示均是共点力。 同一点 延长线 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 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做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的________和________。如图甲所示。 ②三角形定则：把两个矢量____________，从而求出合矢量的方法。如图乙所示。 合力 共点力 大小 方向 首尾相接 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 4．力的分解 (1)定义：求一个已知力的________的过程。 (2)遵循原则：______________定则或__________定则。 (3)分解方法：①按力产生的________分解；②正交分解。 分力 平行四边形 三角形 效果 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 二、矢量和标量 1．矢量 既有大小又有________的量，相加时遵从__________________。 2．标量 只有大小________方向的量，求和时按____________相加。 方向 平行四边形定则 没有 代数法则 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 1．两个力的合力一定大于任何一个分力。( ) 2．两个分力大小一定时，夹角θ越大，合力越小。( ) 3．合力一定时，两等大分力的夹角θ越大，两分力越大。( ) 4．不考虑力的实际效果时，一个力可以对应无数对分力。( ) 5．将一个力F分解为两个力F1、F2，F是物体实际受到的力。( ) 6．合力与分力可以同时作用在物体上。( ) × √ √ √ √ × 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 7．2 N的力能够分解成6 N和3 N的两个分力。( ) 8．如果合力是阻力，则它的每一个分力都是阻力。( ) 9．位移是矢量，相加时可以用算术法直接求和。( ) 10．有方向的物理量一定是矢量。( ) × × × × 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 1 力的合成 (基础考点·自主探究) 1．共点力合成的常用方法 (1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力F1和F2的图示，再以F1和F2的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (2)计算法：几种特殊情况的共点力合成 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2．合力大小的范围 (1)两个共点力的合成：|F1－F2|≤F≤F1＋F2。 即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而减小，当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两力同向时，合力最大，为F1＋F2。 (2)三个共点力的合成 ①三个力共线且同向时，其合力最大为F＝F1＋F2＋F3。 ②以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力最小值为零，若不能组成封闭的三角形，则合力最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 【跟踪训练】 (合力范围的确定)(多选)一物体静止于水平桌面上，与水平桌面之间的最大静摩擦力为5 N，现将水平面内三个力同时作用于物体的同一点，三个力的大小分别为2 N、2 N、3 N。下列关于物体的受力情况和运动情况判断正确的是( ) A．物体所受静摩擦力可能为2 N B．物体所受静摩擦力可能为4 N C．物体可能仍保持静止 D．物体一定被拉动 ABC 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　两个2 N的力的合力范围为0～4 N，然后与3 N的力合成，则三力的合力范围为0～7 N，由于最大静摩擦力为5 N，因此可判定选项A、B、C正确，D错误。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (用作图法求合力)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 B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　先以力F1和F2为邻边作平行四边形，其合力与F3共线，合力大小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。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (用计算法求合力)如图所示，吸附在竖直玻璃上质量为m的擦窗工具，在竖直平面内受重力、拉力和摩擦力(图中未画出摩擦力)的共同作用做匀速直线运动。若拉力大小与重力大小相等，方向水平向右，重力加速度为g，则擦窗工具所受摩擦力( ) B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 2 力的分解 (能力考点·深度研析) 力的分解的两种常用方法 1．按力的效果分解 2．正交分解法 (1)定义：将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法。 (2)建立坐标轴的原则：一般选共点力的作用点为原点，在静力学中，以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上)；在动力学中，以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (3)方法：物体受到多个力作用F1、F2、F3…，求合力F时，可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解。 x轴上的合力： Fx＝Fx1＋Fx2＋Fx3＋… y轴上的合力： Fy＝Fy1＋Fy2＋Fy3＋… 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 (4)力的分解方法选取原则 ①一般来说，当物体受到三个或三个以下的力时，常按效果进行分解，若这三个力中，有两个力互相垂直，优先选用正交分解法。 ②当物体受到三个以上的力时，常用正交分解法。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 3．力的分解中的唯一性和多解性 已知条件 示意图 解的情况 已知合力与两个分力的方向(两分力不平行) 有唯一解 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 已知条件 示意图 解的情况 已知合力与两个分力的大小(两分力不平行) 在同一平面内有两解或无解(当F<|F1－F2|或F>F1＋F2时无解) 已知合力与一个分力的大小和方向 有唯一解 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 已知条件 示意图 解的情况 已知合力与一个分力的大小及另一个分力的方向 在0<θ<90°时有三种情况：(1)当F1＝Fsin θ或F1≥F时，有一组解；(2)当F1<Fsin θ时，无解；(3)当Fsin θ<F1<F时，有两组解。若90°<θ<180°，仅F1>F时有一组解，其余情况无解 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向1　力的效果分解法 我国北方地区陆续进入主汛期。突如其来的洪涝 灾害造成路面塌陷、桥梁垮塌，一汽车行驶中不慎陷入泥潭，天无绝人之路，碰巧在车前方30 m处有一棵大树，如图甲所示，司机拿出后备箱里的绳索一端系在车上，一端系在树上，他在绳索中点垂直绳子施加F＝100 N的水平恒力，将绳索中点拉离原位置x＝30 cm，如图乙所示，结果就把车拉了出来。则车被拉 出时绳子对车的拉力约为(θ角很 小时，sin θ≈tan θ)( ) A．500 N B．1 000 N C．2 500 N D．5 000 N C 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　如图所示 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 按照力的实际作用效果分解的步骤 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向2　力的正交分解法 如图所示，蜘蛛用蛛丝将其自身悬挂在水管上，并处于静止状态。蛛丝OM、ON与竖直方向夹角分别为α、β(α>β)。用F1、F2分别表示OM、ON的拉力，则( ) A．F1的竖直分力大于F2的竖直分力 B．F1的竖直分力等于F2的竖直分力 C．F1的水平分力大于F2的水平分力 D．F1的水平分力等于F2的水平分力 D 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向3　力分解中的唯一性和多解性 C 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 “动杆”和“定杆”与“活结”和“死结”问题 ►考向1　“动杆”和“定杆”模型 “动杆”模型 “定杆”模型 处于平衡状态时杆的弹力方向一定沿杆 杆的弹力方向不一定沿杆，可沿任意方向 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 C．图甲轻杆中弹力与细线OB中 拉力的合力方向一定沿竖直方向 D．图乙中∠B′O′A′不可能 等于30° (多选)图甲中轻杆OA的A端固定在竖直墙壁上，另一端O光滑，一端固定在竖直墙壁B点的细线跨过O端系一质量为m的重物，OB水平；图乙中轻杆O′A′可绕A′点自由转动，另一端O′光滑；一端固定在竖直墙壁B′点的细线跨过O′端系一质量也为m的重物。已知图甲中∠BOA＝30°，以下说法正确的是( ) AC 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 为活结，O′两侧细线中拉力大小相等，“动杆”中弹力方向沿“动杆”方向，“动杆”O′A′中弹力大小等于O′两侧细线中拉力的合力大小，两细线夹角不确定，轻杆中弹力无法确定，∠B′O′A′可能等于30°，故B、D错误；根据共点力平衡条件，题图甲中轻杆弹力与细线OB中拉力的合力方向一定与竖直细线的拉力方向相反，即竖直向上，故C正确。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 ►考向2　“活结”和“死结”   “活结”模型 “死结”模型 图 例 特 点 “活结”两侧轻绳的张力大小相等 “死结”两侧轻绳的张力大小不一定相等 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 如图所示，工人利用滑轮组将重物缓慢提起，下列说法正确的是( ) A．工人受到的重力和支持力是一对平衡力 B．工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力 C．重物缓慢拉起过程中，绳子拉力变小 D．重物缓慢拉起过程中，绳子拉力不变 B 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　对人受力分析有 则有FN＋FT＝mg 其中工人对绳的拉力和绳对工人的拉力是一对作用力与反作用力，A错误，B正确；对滑轮做受力分析有 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 [解析]　设甲、乙两物体的质量均为m，对O点进行受力分析，右侧细绳上的拉力大小为mg，左侧细绳上的拉力大小为F，O点下方的细线上的拉力大小为mg，系统平衡时对力进行水平和竖直方向的正交分解可得Fsin β＝mgsin α，Fcos β＋mgcos α＝mg，解得β＝55°，选项B正确。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 绳上的“死结”与“活结”模型的答题技巧 (1)无论“死结”还是“活结”一般均以结点为研究对象进行受力分析。 (2)如果题目搭配杆出现，一般情况是“死结”搭配有转轴的杆即“动杆”，“活结”搭配无转轴的杆即“定杆”。 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 类型 作图 合力的计算 ①互相垂直 F＝ tan θ＝ ②两力等大，夹角θ F＝2F1cos F与F1夹角为 类型 作图 合力的计算 ③两力等大且夹角120° 合力与分力等大 F′＝F A．大小等于mg B．大小等于mg C．方向竖直向上 D．方向水平向左 [解析]　由题意可知擦窗工具做匀速直线运动，则受力平衡。对擦窗工具在如题图所示平面内进行受力分析，如图所示。根据平行四边形定则，擦窗工具所受摩擦力大小为f＝＝mg，由tan θ＝＝1，可知擦窗工具所受摩擦力方向与水平方向成θ＝45°角指向左上方。B正确，A、C、D错误。 合力的大小：F＝ 合力方向：与x轴夹角为θ，则tan θ＝。 将作用在绳索中点的水平恒力F分解到沿AO方向的拉力F1和沿BO方向的拉力F2，因F1＝F2，则有＝F1sin θ，由于x≪d，则sin θ＝tan θ，因此F1＝，代入数值得F1＝2 500 N，故选C。 [解析]　对结点O受力分析可得，水平方向有F1x＝F2x，即F1的水平分力等于F2的水平分力，选项C错误，D正确；F1y＝，F2y＝，因为α>β，故F1y<F2y，选项A、B错误。 已知力F的一个分力F1跟F成30°角，大小未知，另一个分力F2的大小为F，方向未知，则F1的大小可能是( ) ①　②　③　④F A．①② B．②④ C．①③ D．①④ [解析]　如图所示，因为F2＝F>Fsin 30°，故F1的大小有两种可能情况，由余弦定理可得F＝F2＋F－2FF1cos 30°，化简可得F－FF1＋F2＝0，解得F11＝F，F12＝F。故选C。 A．图甲轻杆中弹力大小为mg B．图乙轻杆中弹力大小为mg [解析]　由于题图甲中轻杆OA为“定杆”，其O端光滑，可以视为活结，两侧细线中拉力大小相等，都等于mg，由力的平衡条件可知，题图甲轻杆中弹力为F甲＝2mgcos 45°＝mg，故A正确；题图乙中轻杆O′A′可绕A′点自由转动，为“动杆”，另一端O′光滑，可以视 则有FT＝，则随着重物缓慢拉起，θ逐渐增大，则FT逐渐增大，C、D错误。故选B。 $