2020版高考物理一轮复习 第二章 相互作用（第2课时）课件

第二章相互作用返回导航一、合力与分力1．概念：如果一个力的作用效果与几个力的_____作用效果相同，则这个力叫做那几个力的合力，那几个力叫做这个力的分力．2．相互关系：____________关系．共同等效替代返回导航3．共点力作用在一个物体上，作用线或作用线的________交于一点的几个力．如图甲、乙、丙所示均是共点力．延长线返回导航二、力的合成1．定义：求几个力的______的过程．2．运算法则．①平行四边形定则：求两个互成角度的________的合力，可以用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表示合力的_______和_______．②三角形定则：把两个矢量的首尾顺次连接起来，第一个矢量的首到第二个矢量的尾的___________为合矢量．合力共点力大小方向有向线段返回导航3．合力大小的范围(1)两个共点力的合成：|F1－F2|≤F≤|F1＋F2|.即两个力的大小不变时，其合力随夹角的增大而______，当两个力反向时，合力最小，为|F1－F2|；当两力同向时，合力最大，为|F1＋F2|.(2)三个共点力的合成．①三个力共线且同向时，其合力最大为F＝_______________．②以这三个力的大小为边，如果能组成封闭的三角形，则其合力最小值为____，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____________．减小①F1＋F2＋F3零大小之和返回导航4．几种特殊情况的共点力的合成类型作图合力的计算互相垂直F＝F21＋F22tanθ＝F1F2两力等大，夹角θF＝2F1cosθ2F与F1夹角为θ2返回导航两力等大且夹角120°合力与分力等大返回导航三、力的分解1．概念求一个力的分力的过程．2．分解法则(1)_____________定则．(2)_________定则．3．分解方法(1)______分解法．(2)______分解法．平行四边形三角形效果正交返回导航四、矢量和标量1．矢量(1)特点：既有______又有_______．(2)运算法则：平行四边形定则．2．标量(1)只有大小没有方向．(2)运算法则：_______法则．大小方向算术返回导航1．(2018石景山区校级月考)物体同时受到同一平面内三个力作用，下列几组力的合力可能为零的是：()A．1005N，1007N，2014NB．500N，900N，300NC．100N，500N，1000ND．1000N，1000N，1000N答案：D返回导航2．(2018临海校级测试)某同学在单杠上做引体向上，在下列四个选项中双臂用力最小的是()返回导航B解析：将人所受的重力按照效果进行分解，由于大小方向确定的一个力分解为两个等大的力时，合力在分力的角平分线上，且两分力的夹角越大，分力越大，因而D图中人最费力，B图中人最省力．返回导航3．如图所示，一个重60N的物体置于水平面上，当用一个F＝20N的力竖直向上拉物体时，物体所受的合力为：()A．0NB．40N，方向竖直向下C．40N，方向竖直向上D．80N，方向竖直向上返回导航A解析：物体的重力为60N，竖直向上的拉力为20N，那么还有40N的支持力，合力的大小还是零．所以A正确。返回导航4．如图所示，起重机将重为G的重物匀速吊起，此时四条钢索与竖直方向的夹角均为60°，则每根钢索中弹力大小为()A.G4B.G2C.34GD.36GB解析：对节点，由平衡条件可知：4Tcos60°＝G，解得T＝G2，故选B.返回导航5．(多选)(2018山西校级月考)如图所示，小娟、小明两人共提一桶水匀速前行。已知两人手臂对桶的拉力大小相等且为F，两人手臂间的夹角为θ，水和水桶总重为G，则下列说法中正确的是：()A．当θ＝0°时，F＝GB．当θ为120°时，F＝GC．当θ＝90°时，F＝GD．θ越大，F越大答案：BD返回导航考点一共点力的合成1．1.两个共点力的合成|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；当两力同向时，合力最大．2．三个共点力的合成(1)最大值：三个力共线且同向时，其合力最大，为F1＋F2＋F3.(2)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减去另外两个较小的力的大小之和．返回导航3．几种特殊情况的共点力的合成类型作图合力的计算互相垂直F＝F21＋F22tanθ＝F1F2返回导航两力等大，夹角为θF＝2F1cosθ2F与F1夹角为θ2两力等大，夹角为120°合力与分力等大F′与F夹角为60°返回导航4.力合成的方法(1)作图法(2)计算法若两个力F1、F2的夹角为θ，如图所示，合力的大小可由余弦定理得到：F＝F21＋F22＋2F1F2cosθtanα＝F2·sinθF1＋F2cosθ.返回导航【题组突破】1．(多选)(二力合成)已知两个共点力的合力为F，如果它们之间的夹角固定不变，使其中的一个力增大，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D．合力F可能减小BCD解析：如果两力同向，则一个力增大，则合力增大；如果两力反向，如果增大的力先前小于另外那个力，则合力先减小后增大，如果增大的那个力先前大于等于另外的力，则合力在增大，如果两力的夹角θ为锐角，根据平行四边形定则作图，如图从图中可以看出，合力一定增大；返回导航如果两力的夹角θ为钝角，根据平行四边形定则作图，如图，从图中可以看出，合力先减小后增加，存在相等的可能，综上所述BCD正确。返回导航2．(三力合成)(2018上海模拟)三个共点力大小分别是F1，F2，F3，关于它们的合力F的大小，下列说法中正确的是()A．F大小的取值范围一定是0≤F≤F1＋F2＋F3B．F至少比F1，F2，F3中的某一个大C．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶8，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零D．若F1∶F2∶F3＝3∶6∶2，只要适当调整它们之间的夹角，一定能使合力为零返回导航C解析：合力不一定大于分力；三个共点力的合力的最小值能否为零，取决于任何一个力是否都在其余两个力的合力范围内，由于三个力大小未知，所以三个力的合力的最小值不一定为零；当三个力的大小分别为3a，6a，8a，其中任何一个力都在其余两个力的合力范围内；当三个力的大小分别为3a，6a，2a时，不满足上述情况．返回导航3.如图所示，三个共点力在同一平面内，互成120°，且F1＝90N，F2＝60N，F3＝30N，则三个力的合力大小和方向是：()A．30N，沿F1、F2的角平分线方向B．60N，沿F1、F3的角平分线方向C．303N，在F1、F3之间与F1的夹角为30°D．303N，在F1、F2之间与F1的夹角为30°返回导航D解析：若以F1的方向为y轴正方向，与y轴垂直的方向为x轴，则Fy＝F1－F2cos60－F3cos60＝45N；Fx＝F2cos30－F3cos30＝153N，故合力：F＝F2x＋F2y＝303N；方向与F1夹角为：tanα＝FxFy＝33，则α＝30，故选D.返回导航考点二力的分解常用方法【典例】如图，墙上有两个钉子a和b，它们的连线与水平方向的夹角为45°，两者的高度差为l.一条不可伸长的轻质细绳一端固定于a点，另一端跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物．在绳上距a端l2的c点有一固定绳圈．若绳圈上悬挂质量为m2的钩码，平衡后绳的ac段正好水平，则重物和钩码的质量比m1m2为()A.5B．2C.52D.2返回导航【审题指导】题干关键隐含信息1.a，b连线与水平方向夹角为45°，两者高度差为la到竖直绳的水平距离也为l2.跨过光滑钉子b悬挂一质量为m1的重物绳子为一根自由的绳，稳定状态时绳上拉力为m1g返回导航3.在绳上距a端l2的c点有一固定绳圈ac的距离永远为l24.平衡后ac段正好水平平衡时bc绳与竖直绳的夹角θ可表示为cosθ＝ll2＋（l2）2返回导航解析：法一力的效果分解法钩码的拉力F等于钩码重力m2g，将F沿ac和bc方向分解，两个分力分别为Fa，Fb，如图(甲)所示，其中Fb＝m1g，由几何关系可得cosθ＝FFb＝m2gm1g，又由几何关系得cosθ＝ll2＋（l2）2，联立解得m1m2＝52.返回导航法二正交分解法绳圈受到Fa，Fb，F三个力作用，如图(乙)所示，将Fb沿水平方向和竖直方向正交分解，由竖直方向受力平衡得m1gcosθ＝m2g；由几何关系得cosθ＝ll2＋（l2）2，联立解得m1m2＝52.答案：C返回导航力的合成与分解方法的选择力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法，一般情况下，物体只受三个力的情形下，力的效果分解法、合成法解题较为简单，在三角形中找几何关系，利用几何关系或三角形相似求解；而物体受三个以上力的情况多用正交分解法，但也要视题目具体情况而定．返回导航【跟进题组】1．(力的效果分解法)如图所示，表面光滑、质量不计的尖劈，插在缝A、B之间，尖劈的一个角为α，在尖劈背上加一压力F，则尖劈对A侧压力和对B侧压力分别为：()A．F1＝F2＝102N，F合＝2F1cos60°＝F1＝102NB.2，FtanαC.Fsinα，FtanαD．Fsinα，Ftanα返回导航C解析：对尖劈进行受力分析如图，对压力F进行分解F2＝Fsinα等于对A侧压力F1＝Ftanα等于对B侧压力返回导航2.(力的正交分解法)(2018郑州模拟)如图所示，楼梯口一倾斜天花板与水平面的夹角θ＝37°，一装璜工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板．工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F＝10N，刷子的质量为m＝0.5kg，刷子可视为质点，且沿天花板向上匀速运动，取sin37°＝0.6，试求刷子与天花板间的动摩擦因数．(取g＝10m/s2)返回导航解析：对刷子受力分析，并利用正交分解。Fsinθ＝mgsinθ＋Ff，Fcosθ＝mgcosθ＋FN，且Ff＝μFn，由三式得：μ＝tanθ＝0.75.答案：μ＝0.75.返回导航考点三绳上的“死结”和“活结”问题1．“死结”可理解为把绳子分成两段，且不可以沿绳子移动的结点．“死结”两侧的绳因结而变成了两根独立的绳，因此由“死结”分开的两段绳子上的弹力不一定相等．2．“活结”可理解为把绳子分成两段，且可以沿绳子移动的结点．“活结”一般是由绳跨过滑轮或者绳上挂一光滑挂钩而形成的．绳子虽然因“活结”而弯曲，但实际上是同一根绳，所以由“活结”分开的两段绳子上弹力的大小一定相等，两段绳子合力的方向一定沿这两段绳子夹角的平分线．返回导航【典例】如图(甲)所示，轻绳AD跨过固定的水平横梁BC右端的定滑轮挂住一个质量为M1的物体，∠ACB＝30°；图(乙)中轻杆HG一端用铰链固定在竖直墙上，另一端G通过细绳EG拉住，EG与水平方向也成30°，轻杆的G点用细绳GF拉住一个质量为M2的物体，求：返回导航(1)轻绳AC段的张力FTAC与细绳EG的张力FTEG之比；(2)轻杆BC对C端的支持力；(3)轻杆HG对G端的支持力．〖思路探究〗(1)C，G两点两侧绳子张力有什么不同？答案：(甲)图中C点两侧绳子张力大小相等，(乙)图中G点两侧绳子上的张力大小不一定相等．返回导航(2)(甲)图中BC对C点的弹力方向如何？答案：沿这两段绳子夹角的平分线向上．(3)(乙)图中HG对G点的弹力方向如何？答案：沿HG方向向右．解析：题图(甲)和(乙)中的两个物体M1，M2都处于平衡状态，根据平衡的条件，首先判断与物体相连的细绳，其拉力大小等于物体的重力；分别取C点和G点为研究对象，进行受力分析如图(a)和(b)所示，根据平衡条件可求解．返回导航(1)题图(甲)中轻绳AD跨过定滑轮拉住质量为M1的物体，物体处于平衡状态，由图(a)可得轻绳AC段的拉力FTAC＝M1g由图(b)可得FTEGsin30°＝M2g，则FTEG＝2M2g.所以FTACFTEG＝M12M2.返回导航(2)图(a)中，三个力之间