力的合成与分解 知识讲解 提高

第 1 页 共 14 页 力的合成与分解 【考纲要求】 1. 知道力的合成与分解、合力与分力、平行四边形定则； 2. 会用作图法求共点力的合力； 3. 理解合力的大小与分力夹角的关系； 4. 会用作图法求分力，并且能用直角三角形及正交分解法求分力。 【考点梳理】 考点一：合力与分力 当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效果跟原来几个 力的共同效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来的几个力叫做分力. 要点诠释： ①合力与分力是针对同一受力物体而言. ②一个力之所以是其他几个力的合力,或者其他几个力是这个力的分力,是因为这一个力的作用效果 与其他几个力共同作用的效果相当,合力与分力之间的关系是一种等效替代的关系. 考点二：共点力 1.定义：一个物体受到的力作用于物体上的同一点或者它们的作用线交于一点,这样的一组力叫做共 点力.(我们这里讨论的共点力,仅限于同一平面的共点力) 要点诠释： 一个具体的物体,其各力的作用点并非完全在同一个点上,若这个物体的形状､大小对所研究的问题没 有影响的话,我们就认为物体所受到的力就是共点力.如图甲所示,我们可以认为拉力 F、摩擦力 F1 及支持 力 F2 都与重力 G 作用于同一点 O.如图乙所示,棒受到的力也是共点力. 2.共点力的合成:遵循平行四边形定则. 3.两个共点力的合力范围 合力大小的取值范围为:F1+F2≥F≥|F1-F2|. 在共点的两个力 F1 与 F2 大小一定的情况下,改变 F1 与 F2 方向之间的夹角 θ,当 θ 角减小时,其合 力 F 逐渐增大;当 θ=0°时,合力最大 F=F1+F2,方向与 F1 与 F2 方向相同;当 θ 角增大时,其合力逐渐减小; 当 θ=180°时,合力最小 F=|F1-F2|,方向与较大的力方向相同. 4.三个共点力的合力范围 ①最大值:当三个分力同向共线时,合力最大,即 Fmax=F1+F2+F3. ②最小值:a.当任意两个分力之和大于第三个分力时,其合力最小值为零. b.当最大的一个分力大于另外两个分力的算术和时,其最小合力等于最大的一个力减去另 外两个力的算术和的绝对值.第 2 页 共 14 页 要点三、矢量相加的法则 要点诠释： (1)平行四边形定则：求两个互成角度的共点力的合力，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大小和方向(如左图所示)。 (2)三角形定则：把两个矢量首尾相接从而求出合矢量，这个方法叫做三角形定则(如右图所示)． 要点四、力的分解的两种方法 要点诠释： 1．按力产生的实际效果进行分解,具体是： (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方向画出平行四边形． (3)最后由平行四边形知识求出两分力的大小． 如图所示，物体的重力 G 按产生的效果分解为两个分力，F1 使物体下滑，F2 使物体压向斜面． 2．对力的正交分解法的理解和应用 (1)正确选择直角坐标系，通常选择共点力的作用点为坐标原点，直角坐标 x、y 的选择可按下列原则 去确定： ①应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上，使得方程的解法简捷． ②沿物体运动方向或加速度方向设置一个坐标轴． (2)正交分解各力，即分别将各力投影到坐标轴上，分别求 x 轴和 y 轴上各力投影的合力 Fx 和 Fy. 其中 (3)求 Fx 和 Fy 的合力 F，如图所示． 大小 ， 方向 . 1 2 3x x x xF F F F …＝ ＋ ＋ ＋ 1 2 3y y y yF F F F …＝ ＋ ＋ ＋ 2 2 x yF F F+＝ tan /y xF Fα＝第 3 页 共 14 页 要点五、力的分解的唯一性与多解性 要点诠释： 　 两个力的合力唯一确定，但一个力的两个分力不一定唯一确定，即已知一条确定的对角线，可以作 出无数个平行四边形，如果没有条件限制，一个已知力可以有无数对分力．若要得到确定的解，则须给出 一些附加条件： (1)已知一个分力的大小和方向，力的分解也是唯一的． (2)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，如图则有三种可能：(F1 与 F 的夹 角为 θ) ①F2