2018版高中物理第三章相互作用5力的分解学案新人教版必修120170803448.wps
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1、5 5 力的分解 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道什么是力的分解,知道力的分解是力的 合成的逆运算(重点) 2了解力的分解的一般方法,知道平行四边形 定则和三角形定则都是矢量运算法则(重点) 3会应用平行四边形定则或三角形定则进行矢 量运算(难点) 力 的 分 解 以 及 分 解 法 则 先填空 1力的分解:已知一个力求它的分力的过程 2分解法则: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分解依据:通常依据力的作用效果进行分解 再判断 1将一个力 F分解为两个力 F1和 F2,那么物体同时受到 F1、F2和 F三个力的作用() 2某个分力的大小可能大于合力() 3一个力只能
2、分解为一组分力() 后思考 1若没有条件限制,以表示某个力的线段为对角线的平形四边形,可以做出多少个? 【提示】 无数多个 2如图 351 所示,为了行车方便和安全,高大的桥往往有很长的引桥,在引桥上,汽 车重力有什么作用效果?从力的分解的角度分析,引桥很长有什么好处? 图 351 【提示】 汽车重力的两个作用效果是垂直桥面向下使汽车压斜面和沿桥面向下使汽车 下滑或阻碍汽车上行高大的桥建造很长的引桥可以减小斜面的倾角,即减小汽车重力沿斜面 向下的分力,使行车更安全 1 合作探讨 探讨 1:求分力也可以应用平行四边形定则吗?依据是什么? 【提示】 根据力的作用效果可以应用平行四边形定则从逻辑角度
3、讲,这两个分力的合 力就是原来被分解的那个力,所以力的分解是力的合成的逆运算因为力的合成遵循平行四边 形定则,所以力的分解也应该遵循平行四边形定则 探讨 2:根据平行四边形定则,要分解一个力,我们应该把这个力当成什么? 【提示】 我们要把这个力当成平行四边形的对角线 探讨 3:当用平行四边形的对角线表示合力时,那么分力应该怎样表示? 【提示】 分力应该是平行四边形的两个邻边 核心点击 力的分解讨论 1一个力在不受条件限制下可分解为无数组分力 将某个力进行分解,如果没有条件约束,从理论上讲有无数组解,因为同一条对角线可以 构成的平行四边形有无穷多个(如图 352 所示),这样分解是没有实际意义的
4、实际分解时, 一个力按力的作用效果可分解为一组确定的分力 图 352 2一个合力分解为一组分力的情况分析 (1)已知合力和两个分力的方向时,有唯一解 甲 乙 图 353 (2)已知合力和一个分力的大小和方向时,有唯一解 甲 乙 图 354 (3)已知合力 F 以及一个分力 F1的方向和另一个分力 F2的大小时,若 F 与 F1的夹角为 , 有下面几种可能: 2 图 355 当 Fsin F2F 时,有两解,如图 355 甲所示; 当 F2Fsin 时,有唯一解,如图乙所示; 当 F2Fsin 时,无解,如图丙所示; 当 F2F 时,有唯一解,如图丁所示 1已知两个共点力的合力为 50 N,分力
5、 F1的方向与合力 F 的方向成 30角,分力 F2的 大小为 30 N,则 ( ) AF1的大小是唯一的 BF2的方向是唯一的 CF2有两个可能的方向 DF2可取任意方向 【解析】 由于 F230 NFsin 3025 N,且 F2F50 N, 故由力的矢量三角形定则可知,F1可以有两个值,F2有两个可能的 方向,如图所示故选项 C 正确 【答案】 C 2把一个 80 N 的力 F 分解成两个分力 F1、F2,其中力 F1与 F 的夹角为 30,求: (1)当 F2最小时,另一个分力 F1的大小; (2)F250 N 时,F1的大小 3 【解析】 (1)当 F2最小时,如图甲所示,F1和 F
6、2垂直,此时 F1Fcos 3080 N 2 40 3 N. 甲 乙 1 (2)根据图乙所示,Fsin 3080 N 40 NF2 2 则 F1有两个值 F1Fcos 30 F (40 30) N 2 Fsin 302 3 3 F1(40 330) N. 【答案】 (1)40 3 N (2)(40 330) N 或(40 330) N 1画矢量图是解决力的分解问题的有效途径; 2涉及“最大”、“最小”等极值问题时,可多画几种不同情形的图,通过比较鉴别正确 情景 矢量相加的法则及力的效果分解法 先填空 1矢量: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 2标量:只有大小,
7、没有方向,求和时按照算术法则相加的物理量. 3三角形定则:把两个矢量首尾相接,组成三角形,其第三边就是合矢量 再判断 1矢量、标量的运算方法不同() 2两个矢量相加的结果可能等于零() 3两个标量相加的结果可能小于其中的一个量() 后思考 如图 356 所示是力的合成与分解的矢量三角形,三个力中哪个是合力,哪些是分力? 图 356 【提示】 F2、F1首尾连接,是两个分力,F3由 F2的始端指向 F1的末端,是合力 合作探讨 取一根细线,将细线的一端系在右手中指上,另一端系上重物用一支铅笔的尾部顶在细 线上的某一点,使细线的上段保持水平,下段竖直向下铅笔尖端置于右手掌心,如图 357 所示 4
8、 图 357 (1)你能感觉到重物竖直向下拉细线的力产生了哪两个作用效果吗? (2)由力的作用效果确定的重力的两个分力多大? 【提示】 (1)效果:一是沿铅笔向里压手(使铅笔斜向下压掌心),二是沿着细线方向拉 中指(使细线水平张紧) (2)力的分解如图所示 G G F1 ,F2 . tan sin 核心点击 按实际效果分解的几个实例 实例 分析 地面上物体受斜向上的拉力 F,其效果为一方面使物体沿水平 地面前进,另一方面向上提物体,因此可分解为水平向前的力 F1 和竖直向上的力 F2. F1Fcos ,F2Fsin 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
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