高中力的分解教案
發(fā)表時(shí)間:2021-01-2520xx高考物理復(fù)習(xí)資料:力的合成與分解、常見的力。
20xx高考物理復(fù)習(xí)資料:力的合成與分解、常見的力
力的合成與分解知識(shí)點(diǎn)
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2時(shí):F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時(shí)要選擇標(biāo)度,嚴(yán)格作圖;
(4)F1與F2的值一定時(shí),F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負(fù)號(hào)表示力的方向,化簡(jiǎn)為代數(shù)運(yùn)算。
物理常見的力知識(shí)點(diǎn)
1.重力G=mg(方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點(diǎn)在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx{方向沿恢復(fù)形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動(dòng)摩擦力F=μFN{與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)N:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm(與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬(wàn)有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場(chǎng)力F=Eq(E:場(chǎng)強(qiáng)N/C,q:電量C,正電荷受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ為B與L的夾角,當(dāng)L⊥B時(shí):F=BIL,B//L時(shí):F=0)[個(gè)人總結(jié)網(wǎng) 676U.com]
9.洛侖茲力f=qVBsinθ(θ為B與V的夾角,當(dāng)V⊥B時(shí):f=qVB,V//B時(shí):f=0)
注:(1)勁度系數(shù)k由彈簧自身決定;
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20xx高三物理《力的合成與分解》高考材料分析
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考點(diǎn)一|力的合成
1.合力與分力
(1)定義
如果幾個(gè)力共同作用產(chǎn)生的效果與一個(gè)力的作用效果相同,這一個(gè)力就叫作那幾個(gè)力的合力,那幾個(gè)力叫作這一個(gè)力的分力.
(2)關(guān)系
合力與分力是等效替代關(guān)系.
2.共點(diǎn)力
(1)共點(diǎn)力
作用在一個(gè)物體上,作用線或作用線的延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)的幾個(gè)力.如圖221所示均是共點(diǎn)力.
圖221
(2)共點(diǎn)力平衡的條件
物體所受的合外力為零.
數(shù)學(xué)表達(dá)式有兩種:①F合=0;
②
Fx合和Fy合分別是將力進(jìn)行正交分解后,物體在x軸和y軸上所受的合力.
3.力的合成
(1)定義
求幾個(gè)力的合力的過程.
(2)運(yùn)算法則
①平行四邊形定則:求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力的合力,可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向.
②三角形定則:把兩個(gè)矢量的首尾順次連接起來(lái),第一個(gè)矢量的首到第二個(gè)矢量的尾的有向線段為合矢量.
4.合力大小的范圍(加試要求)
(1)兩個(gè)共點(diǎn)力的合成:|F1-F2|≤F≤F1+F2.
即兩個(gè)力的大小不變時(shí),其合力隨夾角的增大而減小,當(dāng)兩個(gè)力反向時(shí),合力最小,為|F1-F2|;當(dāng)兩力同向時(shí),合力最大,為F1+F2.
(2)三個(gè)共點(diǎn)力的合成.
①三個(gè)力共線且同向時(shí),其合力最大為F=F1+F2+F3.
②以這三個(gè)力的大小為邊,如果能組成封閉的三角形,則其合力最小值為零,若不能組成封閉的三角形,則合力最小值的大小等于最大的一個(gè)力減去另外兩個(gè)力的大小之和.
共點(diǎn)力合成的常用方法(1)作圖法:從力的作用點(diǎn)起,按同一標(biāo)度作出兩個(gè)分力F1和F2的圖示,再以F1和F2的圖示為鄰邊作平行四邊形,畫出過作用點(diǎn)的對(duì)角線,量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,計(jì)算出合力的大小,量出對(duì)角線與某一力的夾角確定合力的方向(如圖222所示).
圖222
(2)計(jì)算法:幾種特殊情況的共點(diǎn)力的合成.
類型作圖合力的計(jì)算①互相垂直F=tanθ=②兩力等大,夾角θF=2F1cosF與F1夾角為③兩力等大且夾角120°合力與分力等大
1.(20xx·嘉善一中月考)下列說法錯(cuò)誤的是()
A.兩個(gè)共點(diǎn)力的共同作用效果與其合力單獨(dú)的作用效果相同
B.合力的作用效果與物體受到的每一個(gè)力的作用效果都相同
C.把物體受到的幾個(gè)力的合力求出后,可認(rèn)為物體只受一個(gè)力的作用
D.性質(zhì)不同的力可以合成,作用在不同物體上的力不可以合成
B[合力的作用效果和幾個(gè)分力的共同作用效果相同,因此可以用合力來(lái)代替幾個(gè)分力的作用,認(rèn)為物體只受到一個(gè)力,所以A、C兩項(xiàng)的說法正確,B項(xiàng)的說法錯(cuò)誤.在進(jìn)行力的合成時(shí),力必須作用在同一物體上,而力的性質(zhì)可以不同,如物體放在水平桌面上,所受的支持力與重力的合力為零.支持力與重力就是不同性質(zhì)的力,所以D項(xiàng)的說法正確.]
2.光滑水平面上的一個(gè)物體,同時(shí)受到兩個(gè)力的作用,其中F1=8N,方向水平向左;F2=16N,方向水平向右.當(dāng)F2從16N逐漸減小到0時(shí),二力的合力大小變化是()
A.逐漸增大B.逐漸減小
C.先減小后增大D.先增大后減小
C[F2減至8N的過程中合力減小至0,當(dāng)F2繼續(xù)減小時(shí),合力開始增大,但方向與原來(lái)合力的方向相反,故選項(xiàng)C正確.]
3.(20xx·普陀區(qū)月考)物體同時(shí)受到同一平面內(nèi)的三個(gè)力的作用,下列幾組力的合力不可能為零的是()
A.5N,7N,8NB.5N,2N,3N
C.1N,5N,10ND.10N,10N,10N
C[三個(gè)力合成,若前兩個(gè)力的合力與第三個(gè)力大小相等,方向相反,就可以使這三個(gè)力合力為零,只要使最大的力的大小在其他兩個(gè)較小力的合力范圍之內(nèi),就能使合力為零,即第三個(gè)力F3滿足:|F1-F2|≤F3≤F1+F2.故選C.]
4.(多選)如圖223所示,用輕繩AO和OB將重為G的重物懸掛在水平天花板和豎直墻壁之間,重物處于靜止?fàn)顟B(tài),AO繩水平,OB繩與豎直方向的夾角為θ,則AO繩的拉力FA、OB繩的拉力FB的大小與G之間的關(guān)系為()
圖223
A.FA=GtanθB.FA=
C.FB=D.FB=Gcosθ
AC[結(jié)點(diǎn)O受到三個(gè)力FA、FB、FC作用,如圖所示,其中FA、FB的合力與FC等大反向,即F合=FC=G,則:=tanθ,=cosθ
解得:FA=Gtanθ,F(xiàn)B=,故A、C正確.]
5.(20xx·嵊州學(xué)考模擬)如圖224所示,體操吊環(huán)運(yùn)動(dòng)有一個(gè)高難度的動(dòng)作就是先雙手撐住吊環(huán)(圖甲),然后身體下移,雙臂緩慢張開到圖乙位置,則在此過程中,吊環(huán)的兩根繩的拉力FT(兩個(gè)拉力大小相等)及它們的合力F的大小變化情況為()
甲乙
圖224
A.FT減小,F(xiàn)不變B.FT增大,F(xiàn)不變
C.FT增大,F(xiàn)減小D.FT增大,F(xiàn)增大
B[吊環(huán)兩繩拉力的合力與運(yùn)動(dòng)員重力相等,即兩繩拉力的合力F不變.在合力不變的情況下,兩分力之間夾角越大,分力就越大,由甲圖到乙圖的過程是兩分力間夾角增大的過程,所以FT增大,選項(xiàng)B正確.]考點(diǎn)二|力的分解
1.矢量和標(biāo)量
(1)矢量:既有大小又有方向的物理量,疊加時(shí)遵循平行四邊形定則,如速度、力等.
(2)標(biāo)量:只有大小沒有方向的物理量,求和時(shí)按算術(shù)法則相加,如路程、動(dòng)能等.
2.力的分解
(1)定義:求一個(gè)力的分力的過程.力的分解是力的合成的逆運(yùn)算.
(2)遵循的原則:
①平行四邊形定則.
②三角形定則.
3.力的效果分解法
(1)根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)實(shí)際分力的方向;
(2)再根據(jù)兩個(gè)實(shí)際分力的方向畫出平行四邊形;
(3)最后由平行四邊形和數(shù)學(xué)知識(shí)求出兩分力的大?。?br>
4.正交分解法(加試要求)
(1)定義:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法.
(2)建立坐標(biāo)軸的原則:以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上).
1.共點(diǎn)力合成的方法
(1)作圖法.
(2)計(jì)算法:根據(jù)平行四邊形定則作出示意圖,然后利用解三角形的方法求出合力,是解題的常用方法.
2.力的分解方法
(1)按力的效果分解
(2)正交分解法:①定義:將已知力按互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行分解的方法.
②建立坐標(biāo)軸的原則:一般選共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為原點(diǎn),在靜力學(xué)中,以少分解力和容易分解力為原則(即盡量多的力在坐標(biāo)軸上);在動(dòng)力學(xué)中,以加速度方向和垂直加速度方向?yàn)樽鴺?biāo)軸建立坐標(biāo)系.
圖225
③方法:物體受到多個(gè)力作用F1、F2、F3…,求合力F時(shí),可把各力沿相互垂直的x軸、y軸分解.
x軸上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y軸上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
合力大?。篎=
合力方向:與x軸夾角為θ,則tanθ=.
3.用力的矢量三角形定則分析力的最小值
(1)當(dāng)已知合力F的大小、方向及一個(gè)分力F1的方向時(shí),另一個(gè)分力F2取最小值的條件是兩分力垂直.如圖226甲所示,F(xiàn)2的最小值為Fsinα;
甲乙
圖226
(2)當(dāng)已知合力F的方向及一個(gè)分力F1的大小、方向時(shí),另一個(gè)分力F2取最小值的條件是所求分力F2與合力F垂直,如圖乙所示,F(xiàn)2的最小值為F1sinα;
(3)當(dāng)已知合力F的大小及一個(gè)分力F1的大小時(shí),另一個(gè)分力F2最小值的條件是已知大小的分力F1與合力F同方向,F(xiàn)2的最小值為|F-F1|.
1.小劉同學(xué)用輕質(zhì)圓規(guī)做了如圖227所示的小實(shí)驗(yàn),其中圓規(guī)兩腳A與B分別模擬橫梁與斜梁,鑰匙模擬重物.通過實(shí)驗(yàn)?zāi)苷f明:O點(diǎn)受到向下的力F產(chǎn)生的對(duì)橫梁A與斜梁B的作用效果分別是()
圖227
A.壓力、拉力B.壓力、壓力
C.拉力、拉力D.拉力、壓力
D[O點(diǎn)受到向下的力F,由力的效果分解法可知,分解為對(duì)A的拉力和對(duì)B的壓力,選D.]
2.下列說法正確的是()
A.把已知力F分解為兩個(gè)分力F1和F2,此時(shí)物體受到F、F1、F2三個(gè)力的作用
B.在力的分解中,分力可以比合力大
C.把已知力F分解時(shí),只能分解為兩個(gè)力
D.由于矢量的方向用正負(fù)表示,故具有正負(fù)值的物理量一定是矢量
B[已知力F分解成的兩個(gè)分力F1與F2并不是物體實(shí)際受到的力,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)平行四邊形定則可知,分力可以大于、等于或小于合力,選項(xiàng)B正確;分解已知F時(shí)方法很多,只要分解的幾個(gè)力作用效果與力F的作用效果相同,那么力F可以分解為兩個(gè)力,也可以分解為更多力,一般情況下一個(gè)力分解為兩個(gè)分力,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;具有正負(fù)值的物理量不一定是矢量,如溫度有正負(fù)值,但它是標(biāo)量,矢量與標(biāo)量的本質(zhì)區(qū)別是它們的運(yùn)算方法不同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.]
3.(20xx·義烏市學(xué)考模擬)如圖228所示,把光滑斜面上的物體所受重力mg分解為F1、F2兩個(gè)力.圖中FN為斜面對(duì)物體的支持力,則下列說法正確的是()
圖228
A.F1是斜面作用在物體上使物體下滑的力
B.物體受到mg、FN、F1、F2共四個(gè)力的作用
C.F2是物體對(duì)斜面的壓力
D.力FN、F1、F2這三個(gè)力的作用效果與mg、FN這兩個(gè)力的作用效果相同
D[F1是重力沿斜面向下的分力,其作用效果是使物體沿斜面下滑,施力物體是地球,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.物體受到重力mg和支持力FN兩個(gè)力的作用,F(xiàn)1、F2是重力的分力,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.F2是重力沿垂直于斜面方向的分力,其作用效果是使物體壓斜面,F(xiàn)2的大小等于物體對(duì)斜面的壓力,但二者的受力物體不同,F(xiàn)2的受力物體是物體本身,物體對(duì)斜面的壓力的受力物體是斜面,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.合力與分力有相同的作用效果,故選項(xiàng)D正確.]
4.(加試要求)如圖229所示,質(zhì)量為m的物體在推力F的作用下,在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng).已知物體與地面間動(dòng)摩擦因數(shù)μ,則物體受到的摩擦力的大小為()
圖229
A.μmgB.μ(mg+Fsinθ)
C.μ(Fcosθ+mg)D.Fsinθ
B[先對(duì)物體進(jìn)行受力分析,如圖所示,然后對(duì)力F進(jìn)行正交分解,F(xiàn)產(chǎn)生兩個(gè)效果:
使物體水平向前的F1=Fcosθ,同時(shí)使物體壓緊水平地面的F2=Fsinθ.由力的平衡可得F1=Ff,F(xiàn)2+mg=FN,又滑動(dòng)摩擦力Ff=μFN,即可得Ff=μ(Fsinθ+mg).選B.]
5.(加試要求)如圖2210所示,一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn),另一端懸掛質(zhì)量為m的小球A,為使細(xì)繩與豎直方向成30°角時(shí)小球A處于靜止?fàn)顟B(tài),則對(duì)小球施加的力最小為()
圖2210
A.mgB.mg
C.mgD.mg
C[將mg在如圖所示方向分解,施加的最小力與F1等大反向即可使小球靜止,故Fmin=F1=mgsin30°=mg,選項(xiàng)C正確.]
高考物理知識(shí)點(diǎn):力(常見的力、力的合成與分解)
俗話說,凡事預(yù)則立,不預(yù)則廢。作為高中教師就要精心準(zhǔn)備好合適的教案。教案可以讓學(xué)生們能夠更好的找到學(xué)習(xí)的樂趣,減輕高中教師們?cè)诮虒W(xué)時(shí)的教學(xué)壓力。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?小編收集并整理了“高考物理知識(shí)點(diǎn):力(常見的力、力的合成與分解)”,歡迎大家與身邊的朋友分享吧!
高考物理知識(shí)點(diǎn):力(常見的力、力的合成與分解)
1)常見的力
1.重力G=mg(方向豎直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用點(diǎn)在重心,適用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx{方向沿恢復(fù)形變方向,k:勁度系數(shù)(N/m),x:形變量(m)}
3.滑動(dòng)摩擦力F=μFN{與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,μ:摩擦因數(shù),F(xiàn)N:正壓力(N)}
4.靜摩擦力0≤f靜≤fm(與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,fm為最大靜摩擦力)
5.萬(wàn)有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它們的連線上)
6.靜電力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它們的連線上)
7.電場(chǎng)力F=Eq(E:場(chǎng)強(qiáng)N/C,q:電量C,正電荷受的電場(chǎng)力與場(chǎng)強(qiáng)方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ為B與L的夾角,當(dāng)L⊥B時(shí):F=BIL,B//L時(shí):F=0)
9.洛侖茲力f=qVBsinθ(θ為B與V的夾角,當(dāng)V⊥B時(shí):f=qVB,V//B時(shí):f=0)
注:
(1)勁度系數(shù)k由彈簧自身決定;
(2)摩擦因數(shù)μ與壓力大小及接觸面積大小無(wú)關(guān),由接觸面材料特性與表面狀況等決定;
(3)fm略大于μFN,一般視為fm≈μFN;
(4)其它相關(guān)內(nèi)容:靜摩擦力(大小、方向)〔見第一冊(cè)P8〕;
(5)物理量符號(hào)及單位B:磁感強(qiáng)度(T),L:有效長(zhǎng)度(m),I:電流強(qiáng)度(A),V:帶電粒子速度(m/s),q:帶電粒子(帶電體)電量(C);
(6)安培力與洛侖茲力方向均用左手定則判定。
2)力的合成與分解
1.同一直線上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2時(shí):F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范圍:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,F(xiàn)y=Fsinβ(β為合力與x軸之間的夾角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成與分解遵循平行四邊形定則;
(2)合力與分力的關(guān)系是等效替代關(guān)系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作圖法求解,此時(shí)要選擇標(biāo)度,嚴(yán)格作圖;
(4)F1與F2的值一定時(shí),F1與F2的夾角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直線上力的合成,可沿直線取正方向,用正負(fù)號(hào)表示力的方向,化簡(jiǎn)為代數(shù)運(yùn)算。
20xx高考物理復(fù)習(xí)資料
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓講的知識(shí)能夠輕松被學(xué)生吸收,幫助教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?下面是小編為大家整理的“20xx高考物理復(fù)習(xí)資料”,歡迎閱讀,希望您能閱讀并收藏。
20xx高考物理復(fù)習(xí)資料
(1)光的傳播,折射定律及折射率的概念與公式,臨界角的概念,典型現(xiàn)象與實(shí)際應(yīng)用,光的干涉與雙縫實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象原理圖,光的衍射現(xiàn)象。
(2)熱力學(xué)第一定律,公式pV=nRT,注意氣體對(duì)外做功和外界對(duì)氣體做功的區(qū)別(熱力學(xué)公式中正負(fù)號(hào)的問題)。分子動(dòng)理論,兩個(gè)分子勢(shì)能(及合力)與分子間距離關(guān)系的圖像,布朗運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象及解釋,氣體壓強(qiáng)的微觀表述,氣體溫度的意義,理想氣體壓強(qiáng)p、體積V、溫度T三者間關(guān)系圖像。
(3)波爾能級(jí)模型及其公式,愛因斯坦光電效應(yīng)現(xiàn)象解釋及其公式。
(4)天體中人造衛(wèi)星軌道變軌。軌道變軌源于助推器提供的動(dòng)力,當(dāng)助推器加速度時(shí),衛(wèi)星的總能量提高,向更高的軌道“躍遷”(R變大),不過伴隨著軌道半徑的增加,最終衛(wèi)星的速度卻降了下來(lái)。
(5)電容的基本特性,與電路的聯(lián)合命題。如果電路中的開關(guān)打開,則電容板上的電荷不變(相當(dāng)于斷路,電荷無(wú)法流動(dòng)),如果開關(guān)閉合,電容相當(dāng)于并聯(lián)于電路中,電壓不變,等于電源電壓。
(6)理想變壓器與遠(yuǎn)距離輸電結(jié)合的電路問題。變壓器電壓電流比例關(guān)系式,交流電的遠(yuǎn)距離輸電線路簡(jiǎn)化模型,各部分功率、電壓、電流的關(guān)系,消耗功率的計(jì)算,等等。
(7)伏安法測(cè)定電阻的方法,注意電路選擇內(nèi)、外接法的依據(jù)。當(dāng)然,如果缺少電壓表,能用一個(gè)定值電阻與另一個(gè)電流表串聯(lián)起來(lái)代替。高中物理有所有電學(xué)實(shí)驗(yàn)原理、操作、誤差的詳細(xì)解析,同學(xué)們需要的話,可以去下載。另外,E-r的考察也是一個(gè)熱點(diǎn)。xx個(gè)人認(rèn)為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的考察可能性比力學(xué)實(shí)驗(yàn)要大。
(8)自由落體運(yùn)動(dòng)。比如,一個(gè)物體自由下落,一個(gè)物體豎直上拋能否相遇的問題,確定好正方向,列出對(duì)應(yīng)方程,根據(jù)數(shù)學(xué)推到來(lái)判斷是否有解。圓周運(yùn)動(dòng)在生活中的一些具體的物理應(yīng)用案例。比如火車過彎道軌道應(yīng)該有傾角,汽車過拱形橋、凹形橋,齒輪傳動(dòng)設(shè)備,游樂場(chǎng)的摩天輪、旋轉(zhuǎn)木馬等等。
(9)帶電粒子在磁場(chǎng)中的圓周偏轉(zhuǎn)。很有可能是復(fù)合場(chǎng)問題的考察,粒子的偏轉(zhuǎn)角等于對(duì)應(yīng)的圓心角,把幾何關(guān)系找對(duì),畫出粒子的軌跡圖,在三角形中求解圓周偏轉(zhuǎn)的半徑。
(10)電磁感應(yīng)、導(dǎo)體棒切割磁感線的綜合題。這部分題目最大的特點(diǎn)就是綜合,除受力要分析清楚外,功能如何轉(zhuǎn)化,動(dòng)量守恒與否,動(dòng)能定理,功能關(guān)系如何應(yīng)用等等,都可能考到。
力的合成與分解
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非?;钴S,幫助教師在教學(xué)期間更好的掌握節(jié)奏。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢?下面是小編幫大家編輯的《力的合成與分解》,僅供參考,希望能為您提供參考!
3.4力的合成與分解學(xué)案1(粵教版必修1)
1.運(yùn)算法則
(1)__________定則
如果用表示兩個(gè)共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作一個(gè)平行四邊形,則這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示________的大小和方向,如圖1(a)所示.
圖1
(2)三角形定則
求兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的線段首尾相接地畫出,把F1、F2的另外兩端連接
起來(lái),則此連線就表示________的大小和方向,如圖(b)所示.顯然,三角形定則是平行四邊形定則的簡(jiǎn)化,本質(zhì)相同.
2.力的合成
求幾個(gè)力的合力叫做力的______.
3.力的分解:如果一個(gè)力的作用效果可以用幾個(gè)力來(lái)______,這幾個(gè)力稱為這一個(gè)力的______.求一個(gè)力的分力叫做力的分解.力的分解是力的合成的________.同樣遵守___,即以已知力作為________畫平行四邊形,與已知力共點(diǎn)的平行四邊形的________表示兩個(gè)分力的大小和方向.
一、合力的計(jì)算
[問題情境]
在探究求合力的方法的實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用了什么物理思想和方法?
[要點(diǎn)提煉]
1.定義:求幾個(gè)力的合力的過程叫做力的______.
2.遵守的法則:______________定則.
3.平行四邊形定則求合力的應(yīng)用方法:
圖2
(1)圖解法
①兩個(gè)共點(diǎn)力的合成:從力的作用點(diǎn)作兩個(gè)共點(diǎn)力的圖示,然后以F1、F2為邊作平行四邊形,______________即為合力的大小,______________即為合力的方向.
用直尺量出對(duì)角線的長(zhǎng)度,依據(jù)力的標(biāo)度折算出合力的大小,用量角器量出合力與其中一個(gè)力之間的夾角θ,如圖2所示.
圖中F1=50N,F(xiàn)2=40N,合力F=80N.
②兩個(gè)以上力的合成:先求出任意兩個(gè)力的合力,再求出這個(gè)合力跟第三個(gè)力的合力,直到所有的力都合成進(jìn)去,最后得到的結(jié)果就是這些力的合力.
(2)計(jì)算法
圖3
先依據(jù)平行四邊形定則畫出力的平行四邊形,然后依據(jù)數(shù)學(xué)公式(如余弦定理)算出對(duì)角線所表示的合力的大小和方向.
當(dāng)兩個(gè)力互相垂直時(shí),如圖3所示有:
F=F21+F22
tanθ=F2/F1.
圖4
4.合力大小的范圍(如圖4所示)
(1)合力F隨θ的增大而______.
(2)當(dāng)θ=0°時(shí),F(xiàn)有最大值Fmax=__________;當(dāng)θ=180°時(shí),F(xiàn)有最小值Fmin=__________.
(3)合力F既可以大于,也可以等于或小于原來(lái)的任意一個(gè)分力.一般地___≤F≤_______
二、合力的計(jì)算
[問題情境]
如圖5所示,把一個(gè)物體放在傾角為α的斜面上,
圖5
物體并沒有在重力作用下下滑.從力的作用效果看,應(yīng)將重力怎樣分解??jī)蓚€(gè)力的大小與斜面傾角有何關(guān)系?
[要點(diǎn)提煉]
1.力的分解的幾種常見情況:
(1)已知兩個(gè)分力的方向,求兩個(gè)分力的大?。鐖D6所示,已知F和α、β,顯然該力的平行四邊形是唯一的,即F1、F2的大小也唯一確定.
圖6
(2)已知一個(gè)分力的大小和方向,求另一個(gè)分力的大小和方向.如圖6所示,已知F、F1及α,顯然此平行四邊形也是唯一確定的,即另一個(gè)分力F2的大小和方向只有唯一答案.
(3)已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向,即F、α及F2的大小已知.這時(shí)又可能有下列情形:
①F2Fsinα,有兩個(gè)平行四邊形,即有兩解,如圖7甲所示;但若F2≥F,則只有一個(gè)解,如圖乙所示.
圖7
②F2=Fsinα,有一個(gè)平行四邊形,即唯一解,如圖丙所示.
③F2Fsinα,此時(shí)構(gòu)不成平行四邊形,即無(wú)解,如圖丁所示.
圖8
(4)已知兩個(gè)分力的大小,求兩個(gè)分力的方向.如圖8所示,當(dāng)繞著力F的方向?qū)D在空間中轉(zhuǎn)過一定角度時(shí),仍保持F1、F2大小不變,但方向變了,此時(shí)有無(wú)窮組解.
2.力的分解的原則:按力的作用效果分解.
[問題延伸]
1.公園的滑梯傾角為什么比較大呢?
2.為什么高大的立交橋要建有很長(zhǎng)的引橋?
例1兩個(gè)大小相等的共點(diǎn)力F1、F2,當(dāng)它們之間的夾角為90°時(shí)合力的大小為20N,則當(dāng)它們之間夾角為120°時(shí),合力的大小為()
A.40NB.102N
C.202ND.103N
聽課記錄
變式訓(xùn)練1兩個(gè)共點(diǎn)力的合力為F,如果它們之間的夾角θ固定不變,只使其中一個(gè)力增大,則()
A.合力F一定增大
B.合力F的大小可能不變
C.合力F可能增大,也可能減小
D.當(dāng)0°θ90°時(shí),合力F一定減小
例2(1)如圖9所示一光滑小球放在傾角為θ的光滑斜面和豎直的擋板之間,其重力產(chǎn)生什么樣的效果?
(2)①如圖10甲所示,小球掛在墻上,繩與墻的夾角為θ.繩對(duì)球的拉力F產(chǎn)生什么樣的作用效果,可以分解為哪兩個(gè)方向的分力來(lái)代替F?
②如圖乙所示,如果這個(gè)小球處于靜止?fàn)顟B(tài),重力G產(chǎn)生什么樣的作用效果,可以分解為哪兩個(gè)方向的分力來(lái)代替G?
圖9圖10
例3已知力F,其一個(gè)分力F1與F成30°角,另一個(gè)分力F2的大小為33F,方向未知,則F1的大小為()
A.33FB.32F
C.233FD.3F
聽課記錄
變式訓(xùn)練2將一個(gè)60N的力進(jìn)行分解,其中一分力的方向與這個(gè)力成30°角,求另一分力的大小不會(huì)小于多少?
【即學(xué)即練】
圖11
1.5個(gè)共點(diǎn)力的情況如圖11所示.已知F1=F2=F3=F4=F,且這四個(gè)力恰好為一個(gè)正方形,F(xiàn)5是其對(duì)角線.下列說法正確的是()
A.F1和F5的合力,與F3大小相等,方向相反
B.能合成大小為2F、相互垂直的兩個(gè)力
C.除F5以外的4個(gè)力的合力的大小為2F
D.這5個(gè)力的合力恰好為2F,方向與F1和F3的合力方向相同
2.將某個(gè)力F分解為兩個(gè)不為零的力,下列情況具有唯一解的是()
A.已知兩個(gè)分力的方向,并且不在同一直線上
B.已知一個(gè)分力大小和方向
C.已知一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向
D.已知兩個(gè)分力的大小
3.將圖12甲、乙兩種情況中各力按作用效果分解.
(1)地面上的物體受斜向上的拉力F.
(2)電線OC對(duì)O點(diǎn)的拉力F.
圖12
參考答案
課前自主學(xué)習(xí)
1.(1)平行四邊形合力F(2)合力F
2.合成
3.替代分力逆運(yùn)算平行四邊形定則對(duì)角線兩條邊
核心知識(shí)探究
一、
[問題情境]
等效替代.
[要點(diǎn)提煉]
1.合成
2.平行四邊形3.(1)①對(duì)角線的長(zhǎng)度對(duì)角線的方向
4.(1)減小(2)F1+F2|F1-F2|(3)|F1-F2|F1+F2
二、
[問題情境]
斜面上物體的重力G有兩個(gè)效果,一是使物體沿斜面下滑(有時(shí)也稱下滑力)的力F1,二是使物體壓緊斜面的力F2,如右圖所示.由幾何關(guān)系,得F1=Gsinα,F(xiàn)2=Gcosα.
[問題延伸]
1.θ越大重力沿斜面的分力就越大,滑梯上的人就較容易下滑.
2.長(zhǎng)長(zhǎng)的引橋可以減小上坡的傾角,因?yàn)棣仍酱笾亓ρ匦泵娴姆至驮酱?,車輛上坡艱難而下坡又不安全.
解題方法探究
例1B[設(shè)F1=F2=F,當(dāng)它們之間的夾角α=90°時(shí),如圖甲所示,由畫出的平行四邊形(為矩形)得合力為F合=F21+F22=F2+F2=2F.
甲乙
所以F=12F合=12×20N=102N.
當(dāng)兩分力F1和F2間夾角變?yōu)棣拢?20°時(shí),同理畫出平行四邊形(如圖乙所示).由于平行四邊形的一半為一等邊三角形,因此其合力F′=F1=F2=102N.]
變式訓(xùn)練1
BC
[設(shè)兩共點(diǎn)力Fa、Fb之間的夾角θ為鈍角,由右圖所示的平行四邊形可知,當(dāng)Fa逐漸增大為Fa1、Fa2、Fa3時(shí),其合力由原來(lái)的F1變?yōu)镕2、F3、F4,它們可能小于F1、可能等于F1,也可能大于F1,所以A項(xiàng)錯(cuò),B、C兩項(xiàng)正確.同理知,當(dāng)0°θ90°時(shí),則隨著其中的一個(gè)力增大,合力一定也增大,D項(xiàng)錯(cuò).]
例2見解析.
解析(1)兩分力方向確定了,分解是唯一的.
如右圖所示,可以分解為兩個(gè)力:G1=Gtanθ,G2=G/cosθ.
小球因?yàn)橛兄亓?,沿垂直于斜面產(chǎn)生緊壓斜面的效果;在沿水平方向上產(chǎn)生壓緊擋板的效果.
(2)①小球靠在墻上處于靜止?fàn)顟B(tài).拉力產(chǎn)生向上提拉小球的效果和向左緊壓墻面的效果.分力的方向確定了,分解就是唯一的.
F的分力,在豎直方向的分力F1來(lái)平衡重力,在水平方向的分力F2來(lái)平衡墻對(duì)球的支持力.如右圖所示分解為F1=Fcosθ,F(xiàn)2=Fsinθ.
②重力G產(chǎn)生兩個(gè)效果,一個(gè)沿F1的直線上的分力G1來(lái)平衡F1,一個(gè)沿F2的直線方向上的分力G2來(lái)平衡F2.G1=G/cosθ,G2=Gtanθ.
例3AC
[如右圖所示,先畫一條有向的線段AB表示力F.過F的始端A畫一與AB成30°角的射線(即F1的作用線),過F的末端B作F1所在射線的垂線交于C.則由直角△ABC可知,CB的大小為F2.在CB兩邊對(duì)稱地作兩條線DB和EB,使其大小均為3F3(因?yàn)?F3F2,所以這兩條線可以畫出來(lái)).在直角△EBC中,因CB=F2,EB=3F3,故∠EBC=30°.∠DBC=∠ABE=30°,△ABD為直角三角形(∠ABD=90°).利用直角三角形知識(shí)可知E為直角△ADB的斜邊AD的中點(diǎn)且AE=3F3,AD=23F3,即F1的大小可能是3F3,也可能是23F3,本題選項(xiàng)A、C正確.]
變式訓(xùn)練230N
解析合力和分力構(gòu)成三角形,如右圖所示.從F的末端作OA的垂線,垂線段的長(zhǎng)度最小,即另一個(gè)分力F2的最小值,由幾何關(guān)系知F2=Fsin30°=60×12N=30N.
即學(xué)即練
1.AD2.AB
3.(1)地面上的物體受斜向上的拉力F,拉力F一方面使物體沿水平地面前進(jìn),另一方面向上提物體,因此拉力F可分解為水平向前的力F1和豎直向上的力F2,如圖所示.
(2)如圖所示,電線OC對(duì)O點(diǎn)的拉力等于燈的重力,電線AO、BO都被拉緊,可見,OC上向下的拉力可分解為斜向下拉緊AO的力F1和水平向左拉緊BO的力F2.