（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第三章 相互作用 5 力的分解課件 新人教版必修1.ppt

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5力的分解,第三章相互作用,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.知道力的分解和分力的概念，知道力的分解是力的合成的逆運(yùn)算.2.掌握根據(jù)力的作用效果確定分力方向的方法.3.掌握運(yùn)用平行四邊形定則或三角形定則(直角三角形)的知識(shí)計(jì)算分力的方法.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià)達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),一、力的分解1.定義：已知一個(gè)力求它的的過(guò)程.2.分解原則：力的分解是力的合成的，同樣遵守.3.分解依據(jù)：通常依據(jù)力的實(shí)際作用效果分解.,分力,逆運(yùn)算,平行四邊形定則,二、矢量和標(biāo)量1.矢量：既有大小又有方向，相加時(shí)遵從(或三角形定則)的物理量.2.標(biāo)量：只有大小，沒(méi)有方向，求和時(shí)按照相加的物理量.3.三角形定則：把兩個(gè)矢量相接，從第一個(gè)矢量的始端指向第二個(gè)矢量的末端的有向線段就表示合矢量的大小和方向.,平行四邊形定則,算術(shù)法則,首尾,1.判斷下列說(shuō)法的正誤.(1)一個(gè)力F分解為兩個(gè)力F1、F2，則F1、F2共同作用的效果與F相同.()(2)一個(gè)力F和它的兩個(gè)分力都是物體實(shí)際受到的力.()(3)力F的大小為100N，它的一個(gè)分力F1的大小為60N，則另一個(gè)分力一定大于40N.(),[即學(xué)即用],√,,答案,,2.將一個(gè)大小為2N的水平力分解成兩個(gè)力，其中一個(gè)分力在豎直方向，另一個(gè)分力與水平方向的夾角是30，則兩個(gè)分力的大小分別是____N和____N.,答案,2,4,重點(diǎn)探究,一、力的效果分解法,[導(dǎo)學(xué)探究]如圖1所示，人拉著旅行箱前進(jìn)，拉力F與水平方向成α角.(1)拉力產(chǎn)生了什么效果？,圖1,答案拉力產(chǎn)生兩個(gè)效果：向前拉箱；向上提箱,(2)按力的作用效果分解力并求出兩分力大小.,答案力的分解圖如圖所示，F(xiàn)1＝Fcosα，F(xiàn)2＝Fsinα.,答案,[知識(shí)深化]按力的效果分解的基本步驟1.根據(jù)力的實(shí)際作用效果確定兩個(gè)分力的方向.2.根據(jù)兩個(gè)分力的方向作出力的平行四邊形.3.利用數(shù)學(xué)知識(shí)解三角形，分析、計(jì)算分力的大小.,例1如圖2所示，光滑固定斜面的傾角為θ，有兩個(gè)相同的小球，小球所受重力均為G，分別用光滑擋板A、B擋住，擋板A沿豎直方向，擋板B垂直于斜面，則球1對(duì)擋板的壓力F1＝______，對(duì)斜面壓力F2＝______；球2對(duì)擋板壓力F3＝______，對(duì)斜面壓力F4＝_______.,答案,解析,圖2,Gtanθ,Gsinθ,Gcosθ,解析球1所受的重力有兩個(gè)作用效果.第一，使小球欲沿水平方向推開(kāi)擋板；第二，使小球壓緊斜面.因此，力的分解如圖甲所示，由此得兩個(gè)分力的大小分別為,球2所受重力G有兩個(gè)作用效果.第一，使小球垂直擠壓擋板；第二，使小球壓緊斜面.因此力的分解如圖乙所示，由此可得兩個(gè)分力的大小分別為F3＝Gsinθ，F(xiàn)4＝Gcosθ.,按實(shí)際效果分解的幾個(gè)實(shí)例,針對(duì)訓(xùn)練1如圖3所示，將大拇指傾斜按在水平桌面上向前推(仍靜止不動(dòng))，此推力大小為80N，方向斜向下，與水平方向成37角，則大拇指對(duì)桌面的壓力和摩擦力分別多大,圖3,A.64N，48NB.48N，64NC.40N，80ND.80N，80N,√,答案,解析,解析將推力F沿兩個(gè)效果方向分解，即水平向右和豎直向下，分解如圖，則：F1＝Fcos37＝800.8N＝64N，F(xiàn)2＝Fsin37＝800.6N＝48N，即大拇指對(duì)桌面的壓力FN＝F2＝48N，對(duì)桌面的摩擦力為Ff＝F1＝64N.,二、力的分解的討論,[導(dǎo)學(xué)探究](1)已知合力F和兩分力的方向(如圖4甲)，利用平行四邊形定則，能作多少平行四邊形？?jī)煞至τ袔讉€(gè)解？,答案,圖4,答案1個(gè)1個(gè),(2)已知合力F和兩個(gè)分力中的一個(gè)分力F2(如圖乙)，可以得到幾個(gè)另一分力F1?,答案,答案1個(gè),[知識(shí)深化]1.不受限制條件的分解將某個(gè)力進(jìn)行分解，如果沒(méi)有條件約束，從理論上講有無(wú)數(shù)組解，因?yàn)橥粭l對(duì)角線可以構(gòu)成的平行四邊形有無(wú)窮多個(gè)(如圖5所示)，這樣分解是沒(méi)有實(shí)際意義的.實(shí)際分解時(shí)，一個(gè)力按力的作用效果可分解為兩個(gè)確定的分力.,圖5,2.有限制條件的力的分解(1)已知合力和兩個(gè)分力的方向時(shí)，兩分力有唯一解(如圖6所示).,圖6,(2)已知合力和一個(gè)分力的大小和方向時(shí)，另一分力有唯一解(如圖7所示).,圖7,(3)已知合力F以及一個(gè)分力F1的方向和另一個(gè)分力F2的大小時(shí)，若F與F1的夾角為α，有下面幾種可能：(1)當(dāng)F2＜Fsinα?xí)r，無(wú)解(如圖8甲).(2)當(dāng)F2＝Fsinα?xí)r，有唯一解(如圖乙).(3)當(dāng)Fsinα＜F2＜F時(shí)，有兩解(如圖丙).(4)當(dāng)F2≥F時(shí)，有唯一解(如圖丁).,圖8,例2按下列兩種情況把一個(gè)豎直向下的180N的力分解為兩個(gè)分力.(已知sin53＝0.8，cos53＝0.6)(1)一個(gè)分力水平向右，并等于240N，求另一個(gè)分力的大小和方向；,解析力的分解如圖甲所示.,答案,解析,答案300N與豎直方向夾角為53斜向左下,(2)一個(gè)分力在水平方向上，另一個(gè)分力與豎直方向的夾角為30斜向下(如圖9所示)，求兩個(gè)分力的大小.,解析力的分解如圖乙所示.,答案,解析,圖9,答案水平方向分力的大小為60N，斜向下的分力的大小為120N,三、矢量相加的法則,[導(dǎo)學(xué)探究](1)既有大小，又有方向的物理量一定是矢量嗎？,答案不一定，一方面既有大小，又有方向，另一方面還需相加時(shí)遵從平行四邊形定則的物理量才是矢量.,(2)矢量和標(biāo)量的最本質(zhì)的區(qū)別是什么？,答案矢量與標(biāo)量的本質(zhì)區(qū)別是它們的運(yùn)算方法不同.,答案,[知識(shí)深化]1.三角形定則：把兩個(gè)矢量首尾相接，從第一個(gè)矢量的首端指向第二個(gè)矢量的末端的有向線段就表示合矢量的大小和方向.三角形定則與平行四邊形定則實(shí)質(zhì)上是一致的.2.實(shí)質(zhì)：平行四邊形定則的簡(jiǎn)化(如圖10).,圖10,例3如圖所示，大小分別為F1、F2、F3的三個(gè)力恰好圍成封閉的直角三角形(頂角為直角).下列4個(gè)圖中，這三個(gè)力的合力最大的是,答案,解析,√,解析由矢量合成的法則可知，A中的合力的大小為2F1，B中的合力的大小為0，C中的合力的大小為2F2，D中的合力的大小為2F3，因?yàn)镕2是直角三角形的斜邊，所以F2最大，所以合力最大的是C選項(xiàng).,四、力的正交分解法,[導(dǎo)學(xué)探究]1.力的正交分解法：把力沿著兩個(gè)選定的相互垂直的方向分解的方法.2.正交分解法求合力的步驟：(1)建立直角坐標(biāo)系：以共點(diǎn)力的作用點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，直角坐標(biāo)系x軸和y軸的選擇應(yīng)使盡量多的力在坐標(biāo)軸上.(2)正交分解各力：將每一個(gè)不在坐標(biāo)軸上的力分解到x軸和y軸上，并求出各分力的大小，如圖11所示.,圖11,(3)分別求出x軸、y軸上各分力的矢量和，即：Fx＝F1x＋F2x＋…，F(xiàn)y＝F1y＋F2y＋….,例4在同一平面內(nèi)共點(diǎn)的四個(gè)力F1、F2、F3、F4的大小依次為19N、40N、30N和15N，方向如圖12所示，求它們的合力.(sin37＝0.6，cos37＝0.8),答案,解析,圖12,答案38.2N，方向與F1夾角為45斜向右上,解析本題若直接運(yùn)用平行四邊形定則求解，需解多個(gè)斜三角形，需多次確定各個(gè)力的合力的大小和方向，計(jì)算過(guò)程十分復(fù)雜.為此，可采用力的正交分解法求解此題.如圖甲，建立直角坐標(biāo)系，把各個(gè)力分解到這兩個(gè)坐標(biāo)軸上，并求出x軸和y軸上的合力Fx和Fy，有Fx＝F1＋F2cos37－F3cos37＝27N，F(xiàn)y＝F2sin37＋F3sin37－F4＝27N.因此，如圖乙所示，合力：,即合力的大小約為38.2N，方向與F1夾角為45斜向右上.,1.坐標(biāo)軸的選取原則：坐標(biāo)軸的選取是任意的，為使問(wèn)題簡(jiǎn)化，建立直角坐標(biāo)系時(shí)坐標(biāo)軸的選取一般有以下兩個(gè)原則：(1)使盡量多的力處在坐標(biāo)軸上.(2)盡量使某一軸上各分力的合力為零.2.正交分解法的適用情況：適用于計(jì)算物體受三個(gè)或三個(gè)以上共點(diǎn)力的合力情況.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(力的分解的理解)(多選)如圖13所示，光滑斜面上物體重力mg分解為G1、G2兩個(gè)力，下列說(shuō)法正確的是A.物體受到重力mg、FN、G1、G2四個(gè)力的作用B.物體只受到重力mg和斜面的支持力FN的作用C.G1是斜面作用在物體上使物體下滑的力，G2是物體對(duì)斜面的壓力D.力FN、G1、G2三力的作用效果與力mg、FN兩個(gè)力的作用效果相同,√,解析由重力的作用效果分析，再由力產(chǎn)生的原因進(jìn)行判斷，G1、G2兩個(gè)力是重力mg的兩個(gè)分力，其作用效果與重力mg等效，所以G2不是物體對(duì)斜面的壓力，物體只受重力mg和斜面的支持力FN的作用，故B、D正確.,答案,1,2,3,4,解析,圖13,√,2.(力的效果分解法)將物體所受重力按力的效果進(jìn)行分解，下列圖中錯(cuò)誤的是,√,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,解析A項(xiàng)中物體重力分解為垂直于斜面使物體壓緊斜面的分力G1和沿斜面向下使物體向下滑的分力G2；B項(xiàng)中物體的重力分解為沿兩條細(xì)繩使細(xì)繩張緊的分力G1和G2，A、B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中物體的重力應(yīng)分解為垂直于兩接觸面使物體壓緊兩接觸面的分力G1和G2，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)中物體的重力分解為水平向左使物體壓緊墻的分力G1和沿繩向下使繩張緊的分力G2，故D項(xiàng)正確.,3.(力的最小值問(wèn)題)如圖14所示，力F作用于物體的O點(diǎn).現(xiàn)要使作用在物體上的合力沿OO′方向，需再作用一個(gè)力F1，則F1的最小值為A.F1＝FsinαB.F1＝FtanαC.F1＝FD.F1＜Fsinα,1,2,3,4,答案,解析,解析利用矢量圖形法.根據(jù)力的三角形定則，作F1、F與合力F合的示意圖，如圖所示.在F1的箭尾位置不變的情況下，其箭頭可在OO′線上移動(dòng)，由圖可知，當(dāng)F1與OO′即F合垂直時(shí)，F(xiàn)1有最小值，其值為F1＝Fsinα.,圖14,√,4.(力的正交分解法)如圖15所示，水平地面上的物體重G＝100N，受到與水平方向成37角的拉力F＝60N，支持力FN＝64N，摩擦力Ff＝16N，求物體所受的合力及物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù).(sin37＝0.6，cos37＝0.8),1,2,3,4,答案,解析,答案32N，方向水平向右0.25,圖15,1,2,3,4,解析對(duì)四個(gè)共點(diǎn)力進(jìn)行正交分解，如圖所示.則x方向的合力：Fx＝Fcos37－Ff＝600.8N－16N＝32Ny方向的合力：Fy＝Fsin37＋FN－G＝600.6N＋64N－100N＝0所以合力大小F合＝Fx＝32N，方向水平向右.,