2020高考物理一轮复习-基础知识题组-27-力的合成与分解-Word版含解析.docx
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1、力的合成与分解考纲解读1.会用平行四边形定则、三角形法则进行力的合成与分解.2.会用正交分解法进行力的合成与分解1 下列各组物理量中全部是矢量的是 ()A位移、速度、加速度、力B位移、长度、速度、电流C力、位移、速率、加速度D速度、加速度、力、电流答案A解析可通过以下表格对各选项逐一分析选项诊断结论A位移、速度、加速度、力既有大小又有方向,遵循平行四边形定则B长度只有大小没有方向是标量,电流运算不遵循平行四边形定则C速率是速度的大小,没有方向D电流虽然有大小也有方向,但运算不遵循平行四边形定则2 两个共点力F1与F2的合力大小为6 N,则F1与F2的大小可能是 ()AF12 N,F29 NBF
2、14 N,F28 NCF11 N,F28 NDF12 N,F21 N答案B解析由于合力大小为:|F1F2|F|F1F2|,可通过以下表格对选项进行分析选项诊断结论A7 NF11 NB4 NF12 NC7 NF9 ND1 NF3 N3 如图1所示,体操吊环运动有一个高难度的动作就是先双手撑住吊环(图甲),然后身体下移,双臂缓慢张开到图乙位置,则在此过程中,吊环的两根绳的拉力FT(两个拉力大小相等)及它们的合力F的大小变化 状况为 () AFT减小,F不变 图1BFT增大,F不变CFT增大,F减小DFT增大,F增大 答案B4将物体所受重力按力的效果进行分解,下列图中错误的是 ()答案C解析A项中物
3、体重力分解为垂直于斜面使物体压紧斜面的分力G1和沿斜面对下使物体向下滑的分力G2;B项中物体的重力分解为沿两条细绳使细绳张紧的分力G1和G2,A、B项图画得正确C项中物体的重力应分解为垂直于两接触面使物体紧压两接触面的分力G1和G2,故C项图画得不正确D项中物体的重力分解为水平向左压紧墙的分力G1和沿绳向下使绳张紧的分力G2,故D项图画得正确考点梳理1 合力与分力(1)定义:假如一个力的作用效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力(2)规律关系:合力和分力是一种等效替代关系2 共点力:作用在物体上的力的作用线或作用线的反向延长线交于一点的力3 力的合
4、成的运算法则(1)平行四边形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以用表示F1、F2的有向线段为邻边作平行四边形,平行四边形的对角线(在两个有向线段F1、F2之间)就表示合力的大小和方向,如图2甲所示(2)三角形定则:求两个互成角度的共点力F1、F2的合力,可以把表示F1、F2的线段首尾顺次相接地画出,把F1、F2的另外两端连接起来,则此连线就表示合力的大小和方向,如图乙所示图24 矢量和标量(1)矢量:既有大小又有方向的量相加时遵循平行四边形定则(2)标量:只有大小没有方向的量求和时按算术法则相加5 力的分解(1)概念:求一个力的分力的过程(2)遵循的原则:平行四边形定则或三角形定
5、则(3)分解的方法按力产生的实际效果进行分解正交分解法:合力确定大于分力吗?答案合力可能大于分力,也可能等于或小于分力5 如图所示,F1、F2、F3恰好构成封闭的直角三角形,这三个力的合力最大的是 ()答案C解析由矢量合成法则可知A图的合力为2F3,B图的合力为0,C图的合力为2F2,D图的合力为2F3,因F2为直角三角形的斜边,故这三个力的合力最大的为C图6 如图3所示,用一根长为l的细绳一端固定在O点,另一端悬挂质量为m的小球A,为使细绳与竖直方向成30角且绷紧,小球A处于静止,对小球施加的最小的力是 ()A.mg B.mgC.mg D.mg 图3 答案C解析球受重力mg、绳的拉力FT、外
6、力F三个力作用,合力为零则mg与F的合力确定与FT等大反向,画出力的三角形可知,当F与FT垂直时F最小,Fminmgsin 30mg,选项C正确方法提炼1 力的三角形法则:(1)如三个力首尾相连组成一个闭合的三角形,则三个力的合力为零(2)两个力首尾相接作为三角形的两个边,则第三边就是二力的合力2 合力确定,一分力F1的方向确定时,当另一分力F2的方向与F1垂直时,F2取得最小值考点一力的合成方法及合力范围的确定1 共点力合成的方法(1)作图法(2)计算法:依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合力2 合力范围的确定(1)两个共点力的合力范围:|F1F2|FF1F2,即两个力
7、的大小不变时,其合力随夹角的增大而减小当两个力反向时,合力最小,为|F1F2|;当两个力同向时,合力最大,为F1F2.(2)三个共点力的合成范围最大值:三个力同向时,其合力最大,为FmaxF1F2F3.最小值:以这三个力的大小为边,假如能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin0;假如不能,则合力的最小值的大小等于最大的一个力减去另外两个力和的确定值,即FminF1|F2F3|(F1为三个力中最大的力)特殊提示1.二个分力确定时,夹角越大,合力越小2合力确定,二等大分力的夹角越大,二分力越大3合力可以大于分力,等于分力,也可以小于分力的大小例12011年9月24日,在湖南张家界,美国
8、冒险家杰布克里斯身着翼装从距离天门洞约一公里、飞行高度约2 000米的直升飞机上出舱起跳,成功穿过天门洞后连续飞行约40秒,平安降落在盘山大路上若杰布克里斯离开飞机后,通过调整飞行姿势,最终与地平线成37角以速度v匀速飞行,飞行过程中空气升力大小F1k1v2,方向与飞行方向垂直,空气阻力大小F2k2v2方向与速度方向相反,则下列关系正确的是 ()Ak1k2 Bk2k1Ck2k1 Dk1k2审题指导读题明确F合0F1与F2的合力与G等大反向 利用平行四边形定则画出F1与F2的合力解析杰布克里斯匀速飞行时,受力分析如图所示,由平衡条件可知F2F1tan ,即k2v2k1v2tan 37,所以k2k
9、1,B对答案B规律总结利用平行四边形定则进行力的合成,求解问题时,一般把二分力、一个合力放在一个直角三角形(平行四边形的一半)中,再利用三角形学问分析求解突破训练1如图4所示,用轻绳AO和OB将重为G的重物悬挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态,AO绳水平,OB绳与竖直方向的夹角为,则AO绳的拉力FA、OB绳的拉力FB的大小与G之间的关系为 ()AFAGtan BFA 图4CFBDFBGcos 答案AC解析结点O受到三个力作用FA、FB、FC,如图所示,其中FA、FB的合力与FC等大反向,即F合FCG,则:tan ,cos 解得:FAGtan ,FB,故A、C正确突破训练2F1、F2是力F
10、的两个分力若F10 N,则下列不行能是F的两个分力的是()AF110 N,F210 NBF120 N,F220 NCF12 N,F26 NDF120 N,F230 N答案C解析合力F和两个分力F1、F2之间的关系为|F1F2|F|F1F2|,则应选C.考点二力的分解方法1 力的效果分解法(1)依据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;(2)再依据两个实际分力的方向画出平行四边形;(3)最终由平行四边形和数学学问求出两分力的大小下表是高中阶段常见的按效果分解力的情形.实例分解思路拉力F可分解为水平分力F1Fcos 和竖直分力F2Fsin 重力分解为沿斜面对下的力F1mgsin 和垂直斜面对下的
11、力F2mgcos 重力分解为使球压紧挡板的分力F1mgtan 和使球压紧斜面的分力F2重力分解为使球压紧竖直墙壁的分力F1mgtan 和使球拉紧悬线的分力F2mg/cos 小球重力分解为使物体拉紧AO线的分力F2和使物体拉紧BO线的分力F1,大小都为F1F2拉力分解为拉伸AB的分力F1mgtan 和压缩BC的分力F22 按问题的需要进行分解(1)已知合力F和两个分力的方向,可以唯一地作出力的平行四边形,对力F进行分解,其解是唯一的(2)已知合力F和一个分力的大小与方向,力F的分解也是唯一的(3)已知一个分力F1的方向和另一个分力F2的大小,对力F进行分解, 则有三种可能(F1与F的夹角为)如图
12、5所示:F2Fsin 时无解F2Fsin 或F2F时有一组解 图5Fsin F2F2025 N,所以F1的大小有两个,即F1和F1,F2的方向有两个,即F2的方向和F2的方向,故选项A、B、D错误,选项C正确2 (2022广东理综16)如图13所示,两根等长的轻绳将日光灯悬挂在天花板上,两绳与竖直方向的夹角都为45,日光灯保持水平,所受重力为G,左右两绳的拉力大小分别为()图13AG和G BG和GCG和G DG和G答案B解析依据对称性知两绳拉力大小相等,设为F,日光灯处于平衡状态,由2Fcos 45G解得FG,B项正确模拟题组3 我国选手陈一冰多次勇夺吊环冠军,是世锦赛四冠王图14为一次竞赛中
13、他先用双手撑住吊环(如图甲所示),然后身体下移,双臂缓慢张开到图乙位置则每条绳索的张力()图14A保持不变 B渐渐变小C渐渐变大 D先变大后变小答案C解析绳索之间的夹角变大,但合力不变(等于人的重力),所以绳索上的张力应变大,C正确4 如图15所示,固定在水平地面上的物体A,左侧是圆弧面,右侧 是倾角为的斜面,一根轻绳跨过物体A顶点上的小滑轮,绳两端分别系有质量为m1、m2的小球,当两球静止时,小球m1与圆 心连线跟水平方向的夹角也为,不计一切摩擦,圆弧面半径远 图15大于小球直径,则m1、m2之间的关系是 ()Am1m2 Bm1m2tan Cm1m2cot Dm1m2cos 答案B解析通过光
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