【人教版(2019) 暑假高一物理预习讲义】第5讲.力的合成与分解(学生版+教师版)

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【人教版(2019) 暑假高一物理预习讲义】第5讲.力的合成与分解(学生版+教师版)

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一.力的合成
1.定义:一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,那么这个力叫做几个力的合力,那几个力叫这个力的分力。
2.合力与分力的关系:是作用效果上的一种等效替代关系,强调的是效果相同;
3.力的合成:求几个力的合力的过程叫做力的合成。
4. 力的合成遵循的原则:
平行四边形定则:两个力合成时,以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代表合力的大小和方向,这个法则就叫平行四边形法则。
注意:①平行四边形定则是物理学中一个重要的原则,不仅对力的合成适用,对所有矢量的合成都是成立的。
②作平行四边形时,两个分力跟合力的作用点相同,虚-实要分清,要严格按比例作图。
③多个力合成时,先求出任意两个力的合力,再求出这个合力与第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
二.合力的求法
1.力的合成的三种方法:
①作图法:要选取统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,用统一标度去度量作出的平行四边形的对角线,求出合力的大小。
②计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出对角线,即为合力。
③公式法:如图所示,合力的大小 .
2.力的合成的几种特殊情况:
①相互垂直的两个力的合成,如图所示,。合力与分力的夹角(为合力与的夹角)。
②夹角为,两个等大的力的合成,如图所示,作出的平行四边形,利用其对角线垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力,合力与每一个分力的夹角等于。
③夹角为的两个等大的力的合成,如图所示,,即合力大小等于分力。从图上看出,对角线把画出的菱形分为两个等 边三角形,所以合力与分力等大。
3.合力和分力的关系
①合力可以大于两个分力中的任何一个分力,也可以小于其中任何一个分力,也可以等于分力,合力的大小随两分力夹角的增大而减小。
②两力合力的取值范围:
三.共点力
1.定义:如果物体受到两个或两个以上的力作用,这些力作用在物体的同一点,或者它们的延长线相交于一点,这样的一组力叫共点力。
2.力的合成法则——平行四边形法则只适用于共点力
题型一、合力与分力的关系
【例1】大小不变的两个共点力与,其合力为,则( )
A.合力一定大于一分力 B.合力大小既可等于,也可等于
C.合力有可能小于任何一个分力 D.合力大小随、之间的夹角增大而增大
题型二、合力的求解方法
【例2】一个物体受到两个共点力的作用,大小为和,则合力的数值可能是( )
B. C. D.
【例3】三个大小分别为3N.7N.9N的力的合力,最大为 ,最小为 .
【例4】两个大小相等的共点力,当它们间的夹角为时,合力大小为,则当它
们间夹角为时,合力的大小为( )
B. C. D.
1.力F1和F2是同一直线上的两个力,它们的合力大小为30N,方向向左,已知F1的大小为40N,关于F2的大小和方向,下列说法中正确的是( )
A.F2的大小一定是70N B.F2的大小一定是10N
C.F2的方向一定向右 D.F2的方向可能向左,也可能向右
2.作用在同一点的两个力,大小分别为5N和2N,则它们的合力不可能是( )
A.5N   B.4N C.2N    D.9N
3.两个共点力的合力与分力的关系是( )
A.合力大小一定等于两个分力大小之和.
B.合力大小一定大于两个分力大小之和.
C.合力大小可能比两个分力的大小都大,可能都小,也可能比一个分力大,比另一个分力小.
D.合力大小一定大于一个分力的大小,小于另一个分力的大小.
4.两个共点力同向时合力为a,反向时合力为b,当两个力垂直时,合力大小为( )
A. B. C. D.
5.两个共点力F1、F2的大小一定,夹角θ是变化的,合力为F,在θ角从OO逐渐增大到1800的过程中,合力F的大小变化情况为 ( )
A.从最小逐渐增加到最大; B.从最大逐渐减小到零;
C.从最大逐渐减小到最小; D.先增大后减小。
1.三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则它们的合力( )
A.不会大于35N B.最小值为5N C.可能为0 D.可能为20N
2.两个共点力,一个是40N,另一个等于F,它们的合力是100N,则F的大小可能是( )
A.20N   B.40N C.80N   D.160N
3.若两个共点力F1、F2的合力为F,则( )
A. 合力F一定大于任何一个分力 B. 合力F的大小可能等于F1,也可能等于F2
C. 合力F有可能小于任何一个分力 D. 合力F的大小随F1、F2间夹角的增大而减少
4.两个共点力的合力为F,如果它们之间的夹角θ固定不变,而其中一个力增大,则( )
A.合力F一定增大 B.合力F的大小可能不变
C.合力F可能增大,也可能减小 D.当0°<θ<90°时,合力F一定减小
5.作用在物体上同一点的两个力之间的夹角由0°逐渐增大到180°的过程中,合力的大小将( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
6.下列说法中错误的是(   )
A.力的合成遵循平行四边形定则 B.一切矢量的合成都遵循平行四边形定则
C.以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线都是它们的合力
D.与两个分力共点的那一条对角线所表示的力是它们的合力
7.如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N,F2=2 N。现撤去F1保留F2。则木块在水平方向受到的合力为( )
A.10 N,方向向左 B.6N,方向向右 C.2 N,方向向左 D.零
两个共点力的合力最大为15N ,最小为5N,则这两个力的大小分别为 和 ,如果这两个力的夹角是900,则合力的大小为 。
9.如图所示,表示合力F的大小与两分力夹角θ的关系图线,则这两个分力的大小分别为________和________.
10.两个共点力,当它们同方向时合力的大小为7 N,当它们反方向时合力的大小为1 N,问当它们互相垂直时合力的大小是多少牛?
11.如图所示,有五个力F1、F2、F3、F4、F5作用在一点O上,构成正六边形的两邻边和三条对角线,设F3=30 N,则这五个力的合力为 。
12.运动员在单杠上处于如下图所示的平衡状态,两只手臂的夹角为60°,已知该运动员体重为600N,则手臂的支持力约为(  )
A.300N B.200N
C.400N D.600N

1、力的分解
(1)定义:已知一个力求它的分力过程,叫做力的分解。
(2)力的分解方法:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则。把已知力F作为平行四边形的对角线,那么,与力F共点的平行四边形的两边就表示力F的两个分力。
(3)力的分解依据:一个力,若没有其他限制,可以分解为无数对大小、方向不同的力。
在实际问题中,根据实际情况分解(一般依据力的作用效果分解)。
2、矢量相加的法则
(1)三角形定则:把两个矢量首尾相连从而求出合力的方法。三角形定则与平行四边形定则实质是 一样的。
(2)矢量和标量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则或三角形定则的物理量叫做矢量。如:力、位移、速度、加速度等。只有大小,没有方向,求和时按照数字相加的物理量叫做标量。如:质量、时间、路程、速率等。
3、正交分解法
把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法
(1)正确选择研究对象进行受力分析
(2)建立平面直角坐标系,并确定正方向
(3)把各个力向x轴、y轴投影
注意:与确定的正方向相同的力为正
与确定的正方向相反的力为负
(4)求在x轴各分力的代数和,求在y轴各分力的代数和
【例1】放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力F的作用,该力与水平方向夹角为θ,将力F按作用效果分解,求两分力大小。
【例2】放在斜面上质量为m的物体,将重力按作用效果分解,求两分力大小。
【例3】如图所示,轻杆的一端A用铰链与竖直墙壁连接,它的另一端B用绳子连接至墙的C点,使轻杆保持水平,绳与轻杆的夹角为30°.在B端悬挂重10N的物体,求轻杆和绳子各自在B端受到的作用力.
1.关于力的分解,下列说法正确的是(  )
A.力的分解的本质就是用同时作用于物体的几个力产生的效果代替一个力的作用效果
B.分力的大小可能大于合力的大小
C.力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则
D.分解一个力往往根据它产生的效果来进行
2.为了行车方便与安全,高大的桥要造很长的引桥,其主要目的是(   )
A.减小过桥车辆受到的摩擦力
B.减小过桥车辆的重力
C.减小过桥车辆对引桥面的压力
D.减小过桥车辆的重力平行于引桥面向下的分力
3.某同学在单杠上做引体向上,在图的四个选项中双臂用力最小的是(  )
4.如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断) (   )
A.ON绳先被拉断?
B.OM绳先被拉断?
C.ON绳和OM绳同时被拉断?
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
5.如图所示,一位重600 N的演员悬挂在绳上.若AO绳与水平方向的夹角为37°,BO绳水平,则AO、BO两绳受到的力各为多大?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
6.如图所示,在倾角为的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面间搁有一个重为G的光滑圆球,试求该球对斜面的压力和对挡板的压力.
1.将物体所受重力按力的效果进行分解,图中错误的是(   )
2.一个已知力F=10 N,把F分解为F1和F2两个分力,已知分力F1与F夹角为30°,则F2的大小(   )
A.一定小于10 N B.可能等于10 N
C.可能大于10 N D.最小等于5 N
3.用三根轻绳将质量为m的物体悬挂在空中,如图所示.已知绳ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力大小分别为(   )
A.mg,mg B.mg,mg
C.mg,mg D.mg,mg
4.如图所示,重为500 N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止.不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力大小.
5.在倾角为30°的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面之间放置一个重20N的光滑小球,如图所示。试求这个球对斜面的压力和对挡板的压力。
6.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC共同悬挂一重物,如图所示,若重物的重量为100N,问OA、OB细绳的拉力分别为多大。
7.在力的分解中,分力一定比合力小吗?“一指断铁丝”的实验将帮你回答这个问题.
取两根长约15 cm的硬木条,中间用铰链连接,做成“人”字形支架.再取两块硬木,加工成L形,如图所示.弯处钉上铁皮,下面装有小铁钩,另备一根细铁丝.
实验时,把铁丝分别拴在两个小木块的铁钩上,使放在L形木块铁皮上的“人”字形支架张角在160°以上.用一个手指在“人”字形木条的铰链处用力往下按,铁丝即被拉断.想想看并试一试,缩短细铁丝长度,使“人”字形支架张角约为90°时,用相同的力往下按,铁丝能被轻易拉断吗?为什么?
8、氢气球重2N,空气对它的浮力为18 N,拴好球的绳子与光滑墙壁之间的夹角为=37°,如图所示。求绳的拉力及球对墙壁的压力。
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一.力的合成
1.定义:一个力产生的效果跟几个力共同作用产生的效果相同,那么这个力叫做几个力的合力,那几个力叫这个力的分力。
2.合力与分力的关系:是作用效果上的一种等效替代关系,强调的是效果相同;
3.力的合成:求几个力的合力的过程叫做力的合成。
4. 力的合成遵循的原则:
平行四边形定则:两个力合成时,以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代表合力的大小和方向,这个法则就叫平行四边形法则。
注意:①平行四边形定则是物理学中一个重要的原则,不仅对力的合成适用,对所有矢量的合成都是成立的。
②作平行四边形时,两个分力跟合力的作用点相同,虚-实要分清,要严格按比例作图。
③多个力合成时,先求出任意两个力的合力,再求出这个合力与第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
二.合力的求法
1.力的合成的三种方法:
①作图法:要选取统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,用统一标度去度量作出的平行四边形的对角线,求出合力的大小。
②计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求出对角线,即为合力。
③公式法:如图所示,合力的大小 .
2.力的合成的几种特殊情况:
①相互垂直的两个力的合成,如图所示,。合力与分力的夹角(为合力与的夹角)。
②夹角为,两个等大的力的合成,如图所示,作出的平行四边形,利用其对角线垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力,合力与每一个分力的夹角等于。
③夹角为的两个等大的力的合成,如图所示,,即合力大小等于分力。从图上看出,对角线把画出的菱形分为两个等 边三角形,所以合力与分力等大。
3.合力和分力的关系
①合力可以大于两个分力中的任何一个分力,也可以小于其中任何一个分力,也可以等于分力,合力的大小随两分力夹角的增大而减小。
②两力合力的取值范围:
三.共点力
1.定义:如果物体受到两个或两个以上的力作用,这些力作用在物体的同一点,或者它们的延长线相交于一点,这样的一组力叫共点力。
2.力的合成法则——平行四边形法则只适用于共点力
题型一、合力与分力的关系
【例1】大小不变的两个共点力与,其合力为,则( )
A.合力一定大于一分力 B.合力大小既可等于,也可等于
C.合力有可能小于任何一个分力 D.合力大小随、之间的夹角增大而增大
【答案】BC
题型二、合力的求解方法
【例2】一个物体受到两个共点力的作用,大小为和,则合力的数值可能是( )
B. C. D.
【答案】BC
【例3】三个大小分别为3N.7N.9N的力的合力,最大为 ,最小为 .
【答案】19,0
【例4】两个大小相等的共点力,当它们间的夹角为时,合力大小为,则当它
们间夹角为时,合力的大小为( )
B. C. D.
【答案】B
1.力F1和F2是同一直线上的两个力,它们的合力大小为30N,方向向左,已知F1的大小为40N,关于F2的大小和方向,下列说法中正确的是( )
A.F2的大小一定是70N B.F2的大小一定是10N
C.F2的方向一定向右 D.F2的方向可能向左,也可能向右
【答案】D
2.作用在同一点的两个力,大小分别为5N和2N,则它们的合力不可能是( )
A.5N   B.4N C.2N    D.9N
【答案】CD
3.两个共点力的合力与分力的关系是( )
A.合力大小一定等于两个分力大小之和.
B.合力大小一定大于两个分力大小之和.
C.合力大小可能比两个分力的大小都大,可能都小,也可能比一个分力大,比另一个分力小.
D.合力大小一定大于一个分力的大小,小于另一个分力的大小.
【答案】C
4.两个共点力同向时合力为a,反向时合力为b,当两个力垂直时,合力大小为( )
A. B. C. D.
【答案】B
5.两个共点力F1、F2的大小一定,夹角θ是变化的,合力为F,在θ角从OO逐渐增大到1800的过程中,合力F的大小变化情况为 ( )
A.从最小逐渐增加到最大; B.从最大逐渐减小到零;
C.从最大逐渐减小到最小; D.先增大后减小。
【答案】C
1.三个共点力的大小分别为F1=5N,F2=10N,F3=20N,则它们的合力( )
A.不会大于35N B.最小值为5N C.可能为0 D.可能为20N
【答案】ABD
2.两个共点力,一个是40N,另一个等于F,它们的合力是100N,则F的大小可能是( )
A.20N   B.40N C.80N   D.160N
【答案】C
3.若两个共点力F1、F2的合力为F,则( )
A. 合力F一定大于任何一个分力 B. 合力F的大小可能等于F1,也可能等于F2
C. 合力F有可能小于任何一个分力 D. 合力F的大小随F1、F2间夹角的增大而减少
【答案】BCD
4.两个共点力的合力为F,如果它们之间的夹角θ固定不变,而其中一个力增大,则( )
A.合力F一定增大 B.合力F的大小可能不变
C.合力F可能增大,也可能减小 D.当0°<θ<90°时,合力F一定减小
【答案】C
5.作用在物体上同一点的两个力之间的夹角由0°逐渐增大到180°的过程中,合力的大小将( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
【答案】B
6.下列说法中错误的是(   )
A.力的合成遵循平行四边形定则 B.一切矢量的合成都遵循平行四边形定则
C.以两个分力为邻边的平行四边形的两条对角线都是它们的合力
D.与两个分力共点的那一条对角线所表示的力是它们的合力
【答案】C
7.如图所示,一木块放在水平桌面上,在水平方向共受到三个力即F1、F2和摩擦力的作用,木块处于静止状态,其中F1=10 N,F2=2 N。现撤去F1保留F2。则木块在水平方向受到的合力为( )
A.10 N,方向向左 B.6N,方向向右 C.2 N,方向向左 D.零
【答案】D
两个共点力的合力最大为15N ,最小为5N,则这两个力的大小分别为 和 ,如果这两个力的夹角是900,则合力的大小为 。
【答案】5,10,5
9.如图所示,表示合力F的大小与两分力夹角θ的关系图线,则这两个分力的大小分别为________和________.
【答案】10,8
10.两个共点力,当它们同方向时合力的大小为7 N,当它们反方向时合力的大小为1 N,问当它们互相垂直时合力的大小是多少牛?
【答案】5
11.如图所示,有五个力F1、F2、F3、F4、F5作用在一点O上,构成正六边形的两邻边和三条对角线,设F3=30 N,则这五个力的合力为 。
【答案】90
12.运动员在单杠上处于如下图所示的平衡状态,两只手臂的夹角为60°,已知该运动员体重为600N,则手臂的支持力约为(  )
A.300N B.200N
C.400N D.600N
【答案】B

1、力的分解
(1)定义:已知一个力求它的分力过程,叫做力的分解。
(2)力的分解方法:力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则。把已知力F作为平行四边形的对角线,那么,与力F共点的平行四边形的两边就表示力F的两个分力。
(3)力的分解依据:一个力,若没有其他限制,可以分解为无数对大小、方向不同的力。
在实际问题中,根据实际情况分解(一般依据力的作用效果分解)。
2、矢量相加的法则:
(1)三角形定则:把两个矢量首尾相连从而求出合力的方法。三角形定则与平行四边形定则实质是 一样的。
(2)矢量和标量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则或三角形定则的物理量叫做矢量。如:力、位移、速度、加速度等。只有大小,没有方向,求和时按照数字相加的物理量叫做标量。如:质量、时间、路程、速率等。
3、正交分解法
把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法
(1)正确选择研究对象进行受力分析
(2)建立平面直角坐标系,并确定正方向
(3)把各个力向x轴、y轴投影
注意:与确定的正方向相同的力为正
与确定的正方向相反的力为负
(4)求在x轴各分力的代数和,求在y轴各分力的代数和
【例1】放在水平面上的物体受到一个斜向上的拉力F的作用,该力与水平方向夹角为θ,将力F按作用效果分解,求两分力大小。
【例2】放在斜面上质量为m的物体,将重力按作用效果分解,求两分力大小。
【例3】如图所示,轻杆的一端A用铰链与竖直墙壁连接,它的另一端B用绳子连接至墙的C点,使轻杆保持水平,绳与轻杆的夹角为30°.在B端悬挂重10N的物体,求轻杆和绳子各自在B端受到的作用力.
【答案】Mg 、2mg 、mg
1.关于力的分解,下列说法正确的是(  )
A.力的分解的本质就是用同时作用于物体的几个力产生的效果代替一个力的作用效果
B.分力的大小可能大于合力的大小
C.力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则
D.分解一个力往往根据它产生的效果来进行
【答案】ABCD
2.为了行车方便与安全,高大的桥要造很长的引桥,其主要目的是(   )
A.减小过桥车辆受到的摩擦力
B.减小过桥车辆的重力
C.减小过桥车辆对引桥面的压力
D.减小过桥车辆的重力平行于引桥面向下的分力
【答案】D
3.某同学在单杠上做引体向上,在图的四个选项中双臂用力最小的是(  )
【答案】B
4.如图所示,细绳MO与NO所能承受的最大拉力相同,长度MO>NO,则在不断增加重物G的重力过程中(绳OC不会断) (   )
A.ON绳先被拉断?
B.OM绳先被拉断?
C.ON绳和OM绳同时被拉断?
D.因无具体数据,故无法判断哪条绳先被拉断
【答案】A
5.如图所示,一位重600 N的演员悬挂在绳上.若AO绳与水平方向的夹角为37°,BO绳水平,则AO、BO两绳受到的力各为多大?(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
【答案】 、
6.如图所示,在倾角为的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面间搁有一个重为G的光滑圆球,试求该球对斜面的压力和对挡板的压力.
【答案】 、
1.将物体所受重力按力的效果进行分解,图中错误的是(   )
【答案】C
2.一个已知力F=10 N,把F分解为F1和F2两个分力,已知分力F1与F夹角为30°,则F2的大小(   )
A.一定小于10 N B.可能等于10 N
C.可能大于10 N D.最小等于5 N
【答案】BCD
3.用三根轻绳将质量为m的物体悬挂在空中,如图所示.已知绳ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力大小分别为(   )
A.mg,mg B.mg,mg
C.mg,mg D.mg,mg
【答案】A
4.如图所示,重为500 N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200 N的物体,当绳与水平面成60°角时,物体静止.不计滑轮与绳的摩擦,求地面对人的支持力和摩擦力大小.
【答案】f=100N 、FN=500-
5.在倾角为30°的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面之间放置一个重20N的光滑小球,如图所示。试求这个球对斜面的压力和对挡板的压力。
【答案】 、
6.三段不可伸长的细绳OA、OB、OC共同悬挂一重物,如图所示,若重物的重量为100N,问OA、OB细绳的拉力分别为多大。
【答案】100N、 100N
7.在力的分解中,分力一定比合力小吗?“一指断铁丝”的实验将帮你回答这个问题.
取两根长约15 cm的硬木条,中间用铰链连接,做成“人”字形支架.再取两块硬木,加工成L形,如图所示.弯处钉上铁皮,下面装有小铁钩,另备一根细铁丝.
实验时,把铁丝分别拴在两个小木块的铁钩上,使放在L形木块铁皮上的“人”字形支架张角在160°以上.用一个手指在“人”字形木条的铰链处用力往下按,铁丝即被拉断.想想看并试一试,缩短细铁丝长度,使“人”字形支架张角约为90°时,用相同的力往下按,铁丝能被轻易拉断吗?为什么?
8、氢气球重2N,空气对它的浮力为18 N,拴好球的绳子与光滑墙壁之间的夹角为=37°,如图所示。求绳的拉力及球对墙壁的压力。
【答案】20N ,12N
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