2013-2014学年高中物理人教版必修一配套课件 第3章 5 力的分解.ppt

1、5 力 的 分 解一、力的分解1.定义：已知一个力求它的_的过程。2.分解法则：遵循_定则。3.力的分解与力的合成的关系：力的分解是力的合成的_。分力与合力是_关系。分力平行四边形逆运算等效替代二、矢量相加的法则1.矢量：既有_又有_，相加时遵从_定则或_定则的物理量。2.标量：只有_没有_，求和时按照_相加的物理量。3.三角形定则：把两个矢量_从而求出合矢量的方法。三角形定则与_定则的实质是一样的。大小方向平行四边形三角形大小方向算术法则首尾相接平行四边形一、判一判1.一个力只能分解为两个分力。()2.力的分解遵循平行四边形定则。()3.做引体向上时，双臂平行比双臂张开较大角度时省力。()4

2、.三角形定则只适用于力的合成与分解。()提示：1.。若无限制，一个力可以分解为无数个分力。2.。力的分解是力的合成的逆运算，同样遵循平行四边形定则。3.。根据平行四边形定则，人体重一定，双臂分力的大小随双臂间夹角的增大而增大，当双臂平行时，夹角最小，双臂用力最小。4.。三角形定则适用于一切矢量的合成与分解。二、选一选将一个力F分解为两个分力F1和F2,下列说法中正确的是()A.F是物体实际受到的力B.F1和F2两个力在效果上可以取代力FC.物体受到F1、F2和F三个力的作用D.F是F1和F2的合力提示：选A、B、D。物体实际受到的力是F,按照合力与分力的等效替代关系，两个分力F1和F2在效果上

3、与F相同，即F是F1和F2的合力，但F1、F2不是物体实际受到的力。三、想一想如图所示，取一根细线，将细线的一端系在左手中指上，另一端系上一个重物。用一支铅笔的一端顶在细线上的某一点，使铅笔保持水平，铅笔的另一端置于手掌心，细线的下段竖直向下。重物竖直向下拉细线的力产生什么作用效果？提示：重物竖直向下拉细线的力会产生两个效果：沿着上边斜线方向斜向下拉紧细线；沿着铅笔方向向左压紧铅笔。主题一力的分解【情境探究】1.如图甲所示为一人正在用拖把拖地，图乙所示为拖拉机拉着耙前进。2.如图丙所示，小球分别在竖直挡板和垂直于斜面的挡板的作用下静止于斜面上。试结合上述现象讨论：(1)图甲中拖地时拖把杆的推力

4、产生怎样的效果？图乙中拖拉机对耙的拉力产生怎样的效果？提示：拖把杆的推力斜向下，产生的作用效果有两个：一个是竖直向下使拖把压紧地面，另一个是水平向前使拖把水平前进。拖拉机对耙的拉力是斜向上的，这个力产生了两个效果：一方面使耙克服泥土的阻力前进；另一方面同时把耙往上提，使它不会插得太深。也就是一个力产生了两个效果(画出耙的受力示意图如图所示)。(2)试分析图丙中两个小球的重力会产生怎样的效果？重力应怎样分解？一个力的分解是唯一的吗？提示：小球受到的重力总是竖直向下，虽然是同样的一个球，但由于挡板的放法不同，球的重力G产生了不同的作用效果，因而在这两种情况下，G的分解也不同，G的两个分力如图所示。

5、如果不加限制，一个力可以分解为无数对分力。但在实际情况中力产生的实际作用效果是唯一的，所以按照力的实际作用效果的分解是唯一的。【知识点睛】1.力的分解原则进行力的分解，主要是按力的实际作用效果进行分解。如在斜面上静止的物体，其重力产生的效果：一是使物体有沿斜面下滑的趋势，二是使物体压紧斜面。但不能就此认为斜面上的物体的重力都这样分解，如光滑小球被竖直挡板挡在斜面上静止，此时其重力产生的效果：一是使球压紧竖直挡板，二是使球压紧斜面。2.力的分解思路力的分解，关键是根据力的实际作用效果确定分力的方向，然后画出力的平行四边形，这样就可以利用数学关系确定所求的分力，具体思路为：3.按实际效果分解力的几

6、个实例实 例分析地面上物体受斜向上的拉力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实 例分析质量为m的物体静止在斜面上，其重力产生两个效果：一是使物体具有沿斜面下滑趋势的分力F1,二是使物体压紧斜面的分力F2F1=mgsin,F2=mgcos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：一是使球压紧挡板的分力F1;二是使球压紧斜面的分力F2F1=mgtan,F2=实 例分析质量为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：一是使球压紧竖直墙壁的分力F1;二是使球拉紧悬线的分力F2F1=mgt

7、an,F2=实 例分析A、B两点位于同一平面上，质量为m的物体被AO、BO两线拉住，其重力产生两个效果：一是使物体拉紧AO线的分力F1;二是使物体拉紧BO线的分力F2F1=F2=4.力的分解中有解与无解的讨论(1)已知两个分力的方向,求两个分力的大小有唯一解。如图甲所示，已知F和、，显然该力的平行四边形唯一确定，即F1和F2的大小也被唯一确定。(2)已知一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小和方向有唯一解，如图甲所示，已知F、F1和,显然此平行四边形也被唯一确定，即F2的大小和方向(角)也被唯一确定。(3)已知两个分力的大小，求两个分力的方向，如图乙、丙所示有两解。(4)已知一个分力的方向和

8、另一个分力的大小，即已知F、和F2的大小，这时有以下几种可能情况：情况一：F2Fsin,有两解，如图丁所示，但若F2F,则只有一个解，如图戊所示。情况二：F2=Fsin,有唯一解，如图己所示。情况三：F2ss，既有大小又有方向的物理量是矢量；只有大小没有方向的物理量是标量。已经学过的物理量如力、位移、速度、加速度等是矢量；时间、路程、质量等是标量。矢量和标量的本质区别在于它们的运算法则不同，矢量按照平行四边形定则(或三角形定则)运算；标量按照算术法则运算。(2)三角形定则和平行四边形定则实质是否相同？提示：三角形定则和平行四边形定则本质是一样的，都适用于所有的矢量运算。三角形定则只是进行了矢量

9、平移，在运算时更加直观，可以把三角形定则说成是简化了的平行四边形定则。【知识点睛】1.矢量和标量(1)矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。(2)标量：只有大小没有方向，求和时遵从算术法则的物理量。2.矢量相加的法则三角形定则：三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。【规律方法】三角形定则的两个推论(1)表示三个共点力的有向线段首尾相接，如果能围成闭合的三角形，如图所示，则这三个力的合力一定为零。(2)表示多个共点力的有向线段首尾相接，从第1个力的始端指向最后1个力的末端的有向线段代表合力的大小和方向，如图所示。如果这些力首尾相接围成一个闭合的多边形，则其合力一定为零。【

10、典例2】(2013武汉高一检测)如图是压榨机的原理示意图，B为固定铰链，A为活动铰链，在A处作用一水平力F,滑块C就以比F大得多的压力压物体D，已知图中l=0.5 m,b=0.05 m,F=200 N,C与左壁接触面光滑，求D受到的压力多大？(滑块和杆的重力不计)【解题指南】解答本题应把握以下两点：(1)水平力F应沿AB、AC两个方向分解。(2)D受到的压力等于AC杆在竖直方向的分力。【解析】力F的作用效果对AB、AC两杆沿杆方向产生挤压作用，因此可将F沿AB、AC方向分解为F1、F2,则F2=。力F2的作用效果是使滑块C对左壁有水平向左的挤压作用，对物体D有竖直向下的挤压作用，因此，可将F2

11、沿水平方向和竖直方向分解为力F3、F4,则物体D所受的压力为FN=F4=F2sin=。由题图可知tan=10,且F=200 N,故FN=1 000 N。答案：1 000 N【变式训练】如图所示，一奇人用牙齿拉动一辆载重汽车。现设一辆载重汽车的质量为17t,该奇人牙齿的拉力为1 900 N,绳子与地面的夹角为30,求牵引汽车向前的力为多大？【解析】奇人牙齿的拉力可分解为水平方向牵引汽车的力和竖直方向的力，由力的分解规律得牵引力F=1 900cos30N=N。答案：N1.(基础理论辨析题)把一个力分解为两个分力的时候，下列说法中正确的是()A.一个分力变大时，另一个分力一定变小B.两分力不能同时变

12、大C.无论如何分解，两个分力不能同时小于这一个力的一半D.无论如何分解，两个分力不能同时大于这个力的2倍E.两个分力与合力既满足平行四边形定则，也满足三角形定则F.矢量和标量的运算都遵守平行四边形定则【解析】选C、E。力的合成不是简单的代数求和，所以两分力的大小关系并不存在此消彼长。故选项A、B均错。如果两分力同时小于合力的一半，则合力一定大于这两分力大小之和，这与“两力合力最大值是两分力大小之和”相矛盾。所以选项C正确。当两个分力大小很接近且方向之间的夹角很接近180时，由平行四边形定则可知合力很小，远小于每一个分力，故这种情况下两个分力同时远大于合力，故选项D错误。三角形定则与平行四边形定

13、则实质相同，故选项E正确。矢量的运算遵守平行四边形定则，标量的运算遵守代数运算法则，故选项F错误。2.对于矢量和标量的说法正确的是()A.有大小和方向的物理量就是矢量B.力、位移和路程都是矢量C.矢量合成必须遵循平行四边形定则D.矢量和标量的运算法则相同【解析】选C。有大小和方向,且运算时遵循矢量合成法则即平行四边形定则的物理量才是矢量,标量的运算法则是算术法则,故C正确,A、D错误。力、位移是矢量,而路程没有方向,是标量,故B错误。3.物体放在斜面上，当斜面倾角缓慢增大时，物体始终相对斜面静止，则下列说法中正确的是()A.物体对斜面的压力逐渐减小B.物体对斜面的压力的大小不变C.物体的重力沿

14、斜面方向的分力逐渐减小D.物体的重力沿斜面方向的分力大小不变【解析】选A。对在斜面上的物体进行受力分析，并把重力分解可得：物体对斜面的压力FN=mgcos,重力沿斜面方向的分力F1=mgsin,当斜面倾角缓慢增大时，即增大，则FN减小，F1增大，故A项正确，B、C、D项错误。4.(2012上海高考)已知两个共点力的合力为50 N，分力F1的方向与合力F的方向成30角，分力F2的大小为30 N。则()A.F1的大小是唯一的B.F2的方向是唯一的C.F2有两个可能的方向D.F2可取任意方向【解析】选C。由于F2=30 NFsin30=25 N,故由力的矢量三角形定则可知,F1可有两个值,F2有两个可能的方向,如图所示，故C对，A、B、D均错。5.在同一平面上共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次是19 N、40 N、30 N和15 N,方向如图所示，求其合力。【解析】建立如图甲所示的直角坐标系，把各个力分解到两个坐标轴上，并求出x轴和y轴上的合力Fx和Fy,有Fx=F1+F2cos37-F3cos37=27 NFy=F2sin37+F3sin37-F4=27 N因此，如图乙所示，合力F=tan=即合力的大小约为38.2 N,方向与F1成45夹角斜向上。答案：38.2 N，方向与F1成45夹角斜向上