1、第4讲 受力分析 力的合成与分解,一 受力分析及方法,二 力的合成与分解,教材研读,突破一 受力分析,突破二 力的合成,突破三 力的分解,重难突破,一、受力分析及方法,教材研读,1.受力分析 (1)定义:把指定物体(研究对象)在特定的物理环境中受到的所有外力都 找出来,并画出 受力 示意图的过程。,(2)受力分析的一般顺序: a.首先分析场力( 重力 、电场力、磁场力); b.其次分析接触力(弹力、 摩擦力 ); c.最后分析其他力。 2.整体法与隔离法 (1)对整体法和隔离法的理解 a.整体法是指将相互关联的各个物体看成 一个整体 的方法。 b.隔离法是指将某物体从周围物体中隔离出来,单独分
2、析该物体的方法。,(2)整体法和隔离法的使用技巧 当分析相互作用的两个或两个以上物体整体的受力情况及分析外力对 系统的作用时,宜用 整体 法;而在分析系统内各物体(或一个物体 各部分)间的相互作用时,宜用 隔离 法。 二、力的合成与分解,1.力的合成 (1)遵循的规律:力的合成遵循矢量运算的规律,即遵循 平行四边形 定则。,(2)二力的合成:两个共点力F1和F2的大小均不变,它们之间的夹角为,其 合力的大小为F合,当夹角变化时,合力的取值范围是 |F1-F2| F合 F1+F2 。 (3)三个共点力的合成:三个力共线且同向时,其合力最大,为F= F1+F2+ F3 ;以这三个力的大小为边,如果
3、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 。,2.力的分解 (1)遵循的规律:力的分解是力的合成的 逆运算 ,同样遵循矢量运 算的规律,即遵循 平行四边形 定则。 (2)力的正交分解法:将一个力分解为两个相互垂直的分力的方法称为 力的正交分解法。力的正交分解法的优点是借助数学中的直角坐标系 对力进行描述且几何图形关系简单,容易求解。,1.判断下列说法的正误: (1)两个力的合力一定大于任一个分力。 ( ) (2)4 N的力能够分解成3 N和6 N的两个分力。 ( ) (3)一个力只能向两个相互垂直的方向进行
4、分解。 ( ) (4)分力和合力都是物体实际受到的力。 ( ),2.物体同时受到同一平面内的三个力的作用,下列几组力的合力不可能 为零的是 ( C ) A.5 N,7 N,8 N B.5 N,2 N,3 N C.1 N,5 N,10 N D.10 N,10 N,10 N,3.小刘同学用轻质圆规做了如图所示的小实验,其中圆规两脚A与B分别 模拟横梁与斜梁,钥匙模拟重物。通过实验能说明:O点受到向下的力F 产生的对横梁A与斜梁B的作用效果分别是 ( D )A.压力、拉力 B.压力、压力 C.拉力、拉力 D.拉力、压力,突破一 受力分析,重难突破,1.受力分析的基本方法,2.受力分析的4个步骤,典例
5、1 如图所示,足球弹射到球网上,关于足球受力分析的说法正确的 是 ( A ) A.足球受到重力、弹力、摩擦力 B.图中足球没有发生形变 C.足球受到的弹力是足球形变产生的 D.足球所受的合外力为零,解析 对沿着球网运动的足球受力分析可知其受重力,相互挤压产生的 弹力,以及摩擦力,则A正确。足球和球网相互挤压,两者都发生形变,两 者都受到弹力作用,足球受到的弹力是球网发生形变由于要恢复形变而 施加给足球的,则B、C均错误。足球沿着球网减速运动,根据牛顿第二 定律知足球有加速度,合外力不为零,D错误。故选A。,1-1 如图所示,物体A置于水平地面上,力F竖直向下作用于物体B上,A、B保持静止,则物
6、体A的受力个数为 ( B )A.3 B.4 C.5 D.6,解析 对A、B整体进行受力分析,整体受重力、地面对A的弹力、推力 F,三力平衡,所以A与地面之间没有摩擦。再对A进行受力分析,受重 力、地面的支持力、B对A的压力和B对A沿接触面向下的静摩擦力,所 以A受四个力作用。故B正确。,1-2 如图所示,竖直放置的轻弹簧一端固定在地面上,另一端与斜面体 P连接,P与斜放的固定挡板MN接触且处于 静止状态,弹簧处于竖直方向,则斜面体P此 时受到的外力个数可能为:2个3个4个 5个,其中正确的说法是 ( C ) A. B. C. D.,解析 对斜面体P受力分析如图: (1)如果N=G,斜面体P受力
7、可以平衡, 故P可能受2个力的作用; (2)如果NG,斜面体P会受到挡板MN的弹力F 和摩擦力f,受力分析如图: 故P可能受4个力的作用;综上所述:P可能的受力 个数是2个或4个,故C正确,A、B、D错,突破二 力的合成,1.共点力合成的方法 (1)作图法:根据力的三要素,利用力的图示法画规范图示求解。 (2)计算法:根据平行四边形定则作出力的示意图,然后利用解三角形的 方法求出合力,是解题的常用方法。,2.合力的大小范围 (1)两个共点力的合成 |F1-F2|F合F1+F2,即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小, 当两力反向时,合力最小,为|F1-F2|;当两力同向时,合力最大,为F
8、1+F2。 (2)三个共点力的合成 最大值:三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3; 最小值:任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力的最小值为零,如果第三个力不在这个范围内,则合力的最小值为最大的一个力的大小减去另外两个较小的力的大小之和。,2-1 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 ( B ) A.三力的合力有最大值为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.由题给条件无法求出合力大小,解
9、析 以F1和F2为邻边作平行四边形,对角线必沿F3方向,其大小F12=2F3,再与F3求合力,故F合=3F3,与F3同向,所以只有B正确。,2-2 如图所示,地球绕太阳的运动与月亮绕地球的运动可简化成同一 平面内的匀速圆周运动,农历初一前后太阳与月亮对地球的合力约为F 1,农历十五前后太阳与月亮对地球的合力约为F2,则农历初八前后太阳 与月亮对地球的合力约为 ( B ),解析 设太阳对地球的引力大小为F,月亮对地球的引力大小为F,由图 可知,在农历初一,对地球受力分析有:F1=F+F,在农历十五,对地球受力 分析有:F2=F-F,联立解得:F= ,F= ;由图可知,在农历初八,对 地球受力分析
10、有:F合= = 。故选B。,突破三 力的分解,1.力的效果分解法 (1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向; (2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形; (3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小。 几种按效果分解的实例,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: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)。 3.用力的矢量三角形定则分析力的最小值 (1)当已知合力F的大小、方向及一个分力F1的方向时,另一个分力F2取 最小值的条件是两分力垂直。如图甲所示,F2的最小值为F sin ;,(2)当已知合力F的方
11、向及一个分力F1的大小、方向时,另一个分力F2取最小值的条件是所求分力F2与合力F垂直,如图乙所示,F2的最小值为F1 sin ; (3)当已知合力F的大小及一个分力F1的大小时,另一个分力F2取最小值 的条件是已知大小的分力F1与合力F同方向,F2的最小值为|F-F1|。,典例3 在浙江省某次学考考试过程中,某位监考老师遵守规定采取图 甲或图乙的监考姿势,则 ( C ) A.甲、乙两图,人都不受地面的摩擦力 B.脚底部受到的支持力,图甲大于图乙 C.甲、乙两图,人对地面的压力相等 D.地面对人的作用力,图甲大于图乙,解析 甲的两脚分开有向两边的运动趋势,要受地面的摩擦力,而乙的 两脚竖直不受
12、摩擦力,故A错误。对甲、乙受力分析可知竖直方向两脚 总的支持力等于重力,由牛顿第三定律知,压力等于支持力也等于重力, 故B错误,C正确。地面对人的作用力包括支持力和静摩擦力,由力的平 衡知识知地面对人总的作用力等于重力,故D错误。故选C。,3-1 超市里磁力防盗扣的内部结构及原理如图所示,在锥形金属筒内 放置四颗小铁珠(其余两颗未画出),工作时弹簧通过铁环将小铁珠挤压 于金属筒的底部,同时,小铁珠陷入钉柱上的凹槽里,锁死防盗扣。当用 强磁场吸引防盗扣的顶部时,铁环和小铁珠向上移动,防盗扣松开。已 知锥形金属筒底部的圆锥角刚好是120,弹簧通过铁环施加给每个小铁 珠竖直向下的力F,小铁珠锁死防盗
13、扣,每个小铁珠对钉柱产生的侧向压 力为(不计摩擦以及小铁珠的重力) ( ),A. F B.F C. F D.2F,解析 将力F分解为沿垂直于钉柱的压力F和垂直斜面的压力F,则由 几何关系可知 =tan 60,则每个小铁珠对钉柱产生的侧向压力为F= F,故选A。,3-2 (2017浙江4月选考,10,3分)重力为G的体操运动员在进行自由体操 比赛时,有如图所示的比赛动作,当运动员竖直倒立保持静止状态时,两 手臂对称支撑,夹角为,则 ( A ) A.当=60时,运动员单手对地面的正压力大小为 B.当=120时,运动员单手对地面的正压力大小为G C.当不同时,运动员受到的合力不同 D.当不同时,运动员与地面之间的相互作用力不相等,
