第2章 相互作用-第3节 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运算法则、合力范围、正交分解法及活结死结、动杆定杆模型等考查要求，通过考点权重分析明确合力计算、模型应用为高频考点，归纳了菱形模型、三力平衡等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“考点拆解+模型突破+素养提升”策略，以菱形模型、正交分解法等典型例题为载体，通过科学推理分析力的合成与分解规律，培养学生模型建构素养。特设“关键能力训练”模块，如三力平衡问题的动态分析技巧，助力学生掌握解题方法，教师可据此开展针对性教学，高效备战高考。

第2章 相互作用 第3节 力的合成与分解 1 考点一 力的合成 考点二 力的分解 正交分解法 考点三 活结与死结、动杆与定杆模型 2 考点一 力的合成 3 1.合力与分力 （1）定义：如果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：合力与分力是__________关系。 合力 分力 等效替代 4 2.力的合成 （1）定义：求几个力的______的过程。 （2）运算法则 合力 ①平行四边形定则：求两个互成角度的分力的合力， 可以用表示这两个力的有向线段为______作平行四 边形，这两个邻边之间的________就表示合力的大 小和方向。如图甲所示，、为分力， 为合力。 邻边 对角线 ②三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起来，第一个矢量的起点到第二个矢量的 终点的__________为合矢量。如图乙所示，、为分力， 为合力。 有向线段 5 3.求合力的方法 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大小。 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。 6 4.合力范围的确定 （1）两个共点力的合力大小的范围：<m></m>。 ①两个力的大小不变时，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<m></m>；当两个力同向时，合力最大，为<m></m>。 （2）三个共点力的合力大小的范围 ①最大值：三个力同向时，其合力最大，为<m></m>。 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<m></m>；如果不处于，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<m></m>（<m></m>为三个力中最大的力）。 7 5.几种特殊情况的共点力的合成 类 型 作 图 合力的计算 ①互相垂直 _________________________________ ②两力等大，夹角为 ___________________________________ 与夹角为 ③两力等大且夹角为 _________________________________________ 合力与分力等大 8 【视角1】　等大两力的合成——菱形模型 例1 图甲为古代榨油场景，图乙是简化原理图，快速撞击木楔便可将油榨出。若木楔可看作顶角为θ的等腰三角形，撞击木楔的力为F，则下列说法正确的是(　　) A A.为了增大木块对油饼的压力，θ通常设计得较小 B.木楔对每个木块的压力均为 C.木块对最右侧的油饼有挤压作用 D.木块加速挤压油饼过程中，木块对油饼的压力大于油饼对木块的压力 9 [解析] 将F分解如图所示: 由图可知F1 = ，θ设计得较小时，F不变时，木楔对每个木块的压力F1越大，木块对油饼的压力也会越大，故A正确，B错误；木块与最右侧油饼不接触，则对最右侧的油饼没有挤压作用，故C错误；由牛顿第三定律可知，木块对油饼的压力与油饼对木块的压力等大反向，故D错误。 10 【视角2】　三力平衡 例2 消毒碗柜的金属碗架可以将碗竖直放置于两条金属杆之间，如图所示。取某个碗的正视图如图所示，其中A、B分别为两光滑水平金属杆，下列说法正确的是( ) D A.若减小A、B间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力减小 B.若减小A、B间距，碗仍保持竖直静止，A杆受到的弹力不变 C.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于A、B杆之间，碗受到杆的作用力变小 D.若将质量相同、半径更大的碗竖直放置于A、B杆之间，碗受到杆的作用力不变 11 [解析] 若减小A、B间距，碗仍保持竖直静止，碗的合力仍为零，合力不变，选项A错误；对碗受力分析如图，设B杆对碗的弹力F2与竖直方向的夹角为θ，则F1 = Gtan θ，F2 = ，若减小A、B间距，则θ减小，A杆受到的弹力F1减小，选项B错误；杆对碗的作用力与碗的重力等大反向，则将质量相同、半径更大的碗竖直放置于A、B杆之间，则碗受到杆的作用力不变，总等于重力，选项C错误，D正确。 12 考点二 力的分解 正交分解法 13 1.力的分解是力的合成的逆运算，遵循的法则：____________定则或________定则。 2.力的正交分解法 （1）定义：将已知量按相互垂直的两个方向进行分解的方法。 （2）建轴原则：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（使尽量多的力分布在坐标轴上）；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。 （3）解题方法：首先把各力向相互垂直的轴、轴上分解，然后分别对轴方向和 轴方向列式分析。 平行四边形 三角形 14 【视角1】　力的分解的多解问题 例1 (多选)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( ) AC A. B. C. D. 15 [解析] 如图所示，因F2 = F > Fsin 30° ，故F1的大小有两种可能情况，则ΔF = F，即F1的大小分别为Fcos 30°-ΔF和Fcos 30°+ΔF，即F1的大小分别为F和F，A、C正确。 16 【视角2】　正交分解法 例2 如图所示，A、B是粗糙水平面上的两点，O、P、A三点在同一竖直线上，且OP = L，在P点处固定一光滑的小立柱，一小物块通过原长为L0的弹性轻绳与悬点O连接。当小物块静止于A点时，小物块受到弹性轻绳的拉力小于重力。将小物块移至B点(弹性轻绳处于弹性限度内，且满足胡克定律)，由静止释放后小物块沿地面向左运动通过A点，若L0 < L，则在小物块从B运动到A的过程中( ) B A.小物块受到的滑动摩擦力保持不变 B.小物块到的滑动摩擦力逐渐减小 C.小物块受到的滑动摩擦力逐渐增大 D.小物块受到的滑动摩擦力先减小后增大 17 [解析] 对小物块受力分析，因为L0 < L，设A点弹性轻绳的伸长量为x0，则在A点物块对地面的压力FNA = mg-kx0。设在B点绳子与竖直方向的夹角为θ，则物块在B点弹性轻绳中的张力T = k，则物块在B对地面的压力为FNB = mg-kcos θ = mg-k(L0+x0-L)-(L-L0)cos θ，因为L0 < L，小物块从B运动到A的过程中，绳与竖直方向的夹角θ减小，cos θ增大，物块对地面的正压力减小，由f = μFN可知，小物块受到的滑动摩擦力逐渐减小。故选B。 18 考点三 活结与死结、动杆与定杆模型 19 1.活结：当绳绕过光滑的滑轮或挂钩时，绳上的力是相等的，即滑轮只改变力的方向， 不改变力的大小，如图甲，滑轮 两侧绳的拉力大小相等。 2.死结：若结点不是滑轮，而是固定点时，称为“死结”结点，则两侧绳上的弹力大小不 一定相等，如图乙，结点 两侧绳的拉力大小不一定相等。 3.动杆：若轻杆用光滑的转轴或铰链连接，当杆平衡时，杆所受到的弹力方向一定沿 着杆，否则杆会转动。如图乙所示，若 为转轴，则轻杆在缓慢转动中，弹力方向始 终沿杆的方向。 20 4.定杆：若轻杆被固定，不发生转动，则杆受到的弹力方向不一定沿杆的方向，如图 甲所示。 21 【视角1】　死结模型 例1 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( ) B A. B. C. D. 22 [解析] 取O点为研究对象，O点在三力的作用下处于平衡状态，对其受力分析如图所示，FT1 = FT2，两力的合力与F等大反向，根据几何关系可得2β+α = 180°，所以β = 55°，故选B。 23 【视角2】　活结+定杆模型 例2 如图，甲、乙为两种吊装装置，杆OA的端点O分别固定在水平地面和竖直墙面上，另一端固定一个光滑定滑轮。轻绳绕过定滑轮，一端固定在B点，另一端连接两个相同的物块。装置中的θ均为30°，乙装置中的杆OA水平，定滑轮的质量不计，则甲、乙装置中，定滑轮受到轻绳的作用力大小之比为( ) A A.∶1 B.1∶ C.∶2 D.2∶ 24 [解析] 由题意，设重物重力为G，可知甲、乙装置中，每段绳的拉力大小等于重物的重力大小G，根据平行四边形定则，可得F甲 = 2Gcos 30° = G， F乙 = 2Gcos 60° = G，所以F甲∶F乙 = ∶1，故选A。 25 【视角3】 动杆模型 例3 如图所示为剪式千斤顶的截面图。四根等长的支持臂用光滑铰链连接，转动手柄，通过水平螺纹轴减小MN间的距离，以抬高重物。保持重物不变，MP和PN夹角为120° 时N点受到螺纹轴的作用力为F1；MP和PN夹角为60° 时N点受到螺纹轴的作用力为F2。不计支持臂和螺纹轴的重力，则F1与F2大小之比为( ) D A. B. C. D. 26 [解析] 当两臂间的夹角为120°时，两臂受到的压力为N1 = = G，对N点分析，N点受到螺纹轴的作用力为F1 = 2N1cos 30° = G，当两臂间的夹角为60°时，两臂受到的压力为N2 = G，对N点分析，N点受到螺纹轴的作用力为F2 = 2N2cos 60° = G，则有 = 3∶1，故选D。 27 $