第5讲 力

力

1．知道力的定义和力的单位。

2．知道力的三要素；知道力的作用效果是可以使物体发生形变，可以使物体的运动状态发生改变；能作出物体受力情况的示意图。

3．知道弹簧测力计的工作原理，即在弹性限度内，弹簧的伸长(或缩短)与所受的拉力(或压力)成正比；会规范使用弹簧测力计测量力的大小。

4．知道重力产生的原因、重力与质量之间的关系式G＝mg、重力的方向等。

5．知道什么是摩擦力(滑动摩擦力)，理解探究“摩擦力的大小与哪些因素有关”实验的理论依据(即二力平衡条件)，并能对该实验的过程和结论等作出正确的说明。

6．能定性说明滑动摩擦力与压力、接触面的粗糙程度之间的关系；能结合具体问题说明如何增大有益摩擦和减小有害摩擦。

一、力

1．力：力是物体对物体的作用，物体间力的作用是______的，施力物体同时也是受力物体。力的单位是_______，符号是____。

2．力的作用效果：一是使物体的__________发生改变，二是使物体发生_______。力的三要素是：力的________、_______、___________，它们都能影响力的作用效果。

3．力的示意图：力的三要素可以用力的示意图表示出来，用箭头表示力的______，线段的起点或终点表示力的___________，线段的长度表示力的_______。

二、弹力弹簧测力计

4．弹力：物体受力发生形变，不受力时能自动恢复原状的特性叫______。发生这样的形变叫弹性形变，物体由于发生___________而产生的力叫弹力，弹力的方向与物体形变的方向_______，___________越大，弹力越大。

5．弹簧测力计：测量力大小的仪器是__________，实验室常用的测力工具是_______________其工作原理是__________________________________________________________。

6．弹簧测力计的使用：使用前，要使指针对准________，认清它的______和________，并轻轻来回拉动挂钩，防止卡壳，所测量的力的大小不能超过弹簧测力计的______，使用时弹簧的轴线方向跟________________一致，读数时视线与刻度面板垂直。

三、重力

7．重力：由于地球的_______而使物体受到的力叫重力，其方向是______________，重力的作用点叫______，形状规则质地均匀的物体的重心在它的____________，不规则物体的重心可用悬挂法求出，物体的重心越低，其稳定性越____。

8．重力的大小：重力与物体的质量成___比，计算公式是__________，重力的大小可以用____________直接测量出来。

四、摩擦力

9．摩擦力：两个相互接触的物体，当它们________时，在接触面上产生一种阻碍_________

的力叫做摩擦力。其方向与物体相对运动的方向_______。其大小可以用二力平衡的条件间接测量出来。摩擦分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。

摩擦力产生的条件：①两个物体互相接触；②接触面粗

糙；③两物体间有压力；④两物体间有相对运动趋势或已经发生相对运动。

10．影响滑动摩擦力大小的因素：___________、____________________。

11．增大或减小摩擦力的方法：增大有益摩擦的方法：增大______，使接触面变得更______；减小有害摩擦的方法：变滑动摩擦为______摩擦，使接触面彼此分开或脱离、减小压力，减小接触面的粗糙程度，加润滑油等。

分析摩擦力方向的关键是分析物体相对运动或将发生相

对运动的方向，在分析此方向时，可假设没有摩擦力，看物体相对于给它摩擦力的物体向什么方向运动，如判定人走路时受摩擦力的方向，可假设没有摩擦力，则人向后滑倒，所以地对人的摩擦力方向向前，此时摩擦力对人来说是动力不是阻力。所以不能说摩擦力阻碍物体的运动。

幻灯片9

力的示意图

【例1】如图甲所示，物体沿着粗糙斜面下滑，试画出物体受力的示意图。(请将物体受的力都画在重心上)

【变式题1】在图中，木箱A随平板车一起向左做匀速直线运动，画出木箱A受到的力的示意图。

【提示】木箱A与平板车没有相对滑动或相对滑动的趋势。

弹力

【例2】(2013，滨州)体育课上进行班内足球对抗赛，王涛在挑选比赛用球时，为了比较两个耐克牌足球的弹性大小，他设计了几种方案，你认为最好的方案是( )

A．用手分别按压足球，比较它们的软硬程度

B．用脚分别踢足球，比较它们飞出去的距离

C．把足球用力向草坪上掷去，比较它们反弹后离草坪的高度

D．把足球置于同一草坪上方同一高度自由下落，比较它们反弹后离草坪的高度

【变式题2】如图所示，三个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为F 的拉力作用，而左端的情况各不相同：

图①中弹簧的左端固定在墙上，此时弹簧的伸长量为x1并处于静止状态。

图②中弹簧的左端受到大小也为F的拉力作用，此时弹簧的伸长量为x2并处于静止状态。图③中弹簧的左端挂一小物块，物块在粗糙的桌面上做匀速直线运动，此时弹簧的伸长量为x3。则x1、x2、x3的大小关系是：x1____x2，x2____x3。

重力

【例3】(2013，枣庄)如图是描述地球上不同位置的人释放手中石块的四个示意图，图中的虚线表示石块下落的路径，则对石块下落路径的描述最接近实际的示意图是( )

【变式题3】在图中，小球从水平桌面上滚下，画出小球在A位置时所受重力的示意图。

摩擦力

【例4】(2014，柳州改编)如图所示，光滑的地面上有一足够长的木板，在木板的右端固定着一个滑轮(不计绳与滑轮间的摩擦)，木板上面放置一个小木块，小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5 N时，木板向右做匀速直线运动，然后把拉力增大到10 N时，下列分析正确的是( )

A．弹簧测力计的示数为20 N

B．弹簧测力计的示数为0 N

C．木板仍向右做匀速直线运动

D．小木块将保持静止

【变式题4】(常州中考)如图甲所示，物体重30 N，被50 N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止。如图乙所示，物体重60 N，在40 N 的水平拉力F乙作用下，沿水平桌面匀速向右运动。则物体甲受到的摩擦力f甲和物体乙受到的摩擦力f乙分别是( )

A．f甲＝30 N，f乙＝60 N

B．f甲＝30 N，f乙＝40 N

C．f甲＝50 N，f乙＝60 N

D．f甲＝50 N, f乙＝40 N

一、重力大小跟什么因素有关

1．实验器材有：质量标准的钩码若干，弹簧测力计。

2．实验中测量多组数据是为了得出普遍规律。

3．得出的结论是：物体的重力跟它的质量成正比(或重力与质量的比值不变)。

二、探究影响滑动摩擦力大小的因素

1．应用弹簧测力计拉动物块在水平面上做____运动，读出测力计的示数即为滑动摩擦力的大小，应用____原理。

2．探究滑动摩擦力大小与压力大小和接触面的粗糙程度的关系时，采用____法。

3．得出实验结论应注意前提条件。

4．该实验的不足之处是不好控制物块作匀速直线运动，另读数不方便。

【例5】在探究“滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关”的实验中，某同学选用了一块底面与各个侧面粗糙程度均相同的长方体木块，进行了如图甲、乙、丙三次实验，并在表中记录了实验数据。

实验步骤甲乙丙

实验情况木块在

木板表面木块上

放砝码木块在

毛巾表面

测力计示数/N 2.0 3.0 2.4

(1)当用弹簧测力计沿直线水平拉木块____时，滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。

分析表中“步骤甲和乙”及测力计示数，可以得出的结论是____。

(2)分析“步骤甲和丙”及测力计示数，可以得出的结论是____。

(3)这个实验中，若把木块分别平放和侧放后，用弹簧测力计水平匀速直线拉动，通过弹簧测力计的示数，就可以验证：物体所受摩擦力的大小是否与____的大小有关。

探究摩擦力与接触面粗糙程度是否有关时，应控制压力相同。

一、方法技巧

1．画出给定力的示意图的步骤

找出力的作用点(在受力物体上)→判断力的方向(用箭头表示)→明确力的大小(用线段的长短表示，并标出大小)。

2．画力的示意图时怎样确定力的作用点：重力画在重心，一般力画在接触面上，一个力画在实际位置上，多个力画在重心，如平衡力。

二、常见易错现象

①认为重力的方向垂直向下(重力的方向总是竖直向下的)；②对弹力的判断易错(弹力是物体发生弹性形变而产生的，通常说的压力、支持力、拉力等都是弹力)；③对摩擦力的方向判断易错(摩擦力的方向与物体相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反)；④压力增大摩擦力不一定增大，滑动摩擦力跟压力有关，但静摩擦力跟压力无关，只跟和它平衡的力有关。

⑤对物体进行受力分析时易错(不能漏画，也不能多画。注意光滑表面上的物体不受摩擦力，物体没有做相对运动或没有相对运动趋势时不受摩擦力；物体由于惯性继续向前运动，不受推力但受阻力)；⑥认为两物体接触时一定发生力的作用(两物体接触，还要相互挤压，或作相对运动，才受力的作用)。

幻灯片22

【例6】如图所示，从斜面底端被弹簧弹出的木块在沿光滑斜面上滑的过程中受到(不计空气阻力)( )

A．重力、支持力、推力

B．重力、支持力

C．重力、摩擦力、冲力

幻灯片24

1．(2013，陕西)如图所示，皮划艇由静止变为运动，引起运动状态改变的原因是_______________；桨对水的作用力方向向后，水对桨的作用力方向_______。2．(2013，安徽)我国设计的“中华月球车”今年将登陆月球。物体在月球表面附近所受到的重力仅为在地球表面附近所受重力的1/6，月球车的质量为120 kg，它在月球表面受到的重力为______N。(g取10 N/kg)

3．(2014，岳阳)用一水平推力推矿泉水瓶的下部，水瓶会沿桌面滑动，用同样大小的水平推力推矿泉水瓶的上部，水瓶会翻到。这说明力的作用效果与( )

A．力的大小有关B．力的方向有关

C．力的作用点有关 D．受力面积有关

4．(2014，宜昌)下面列出的各力中，不属于弹力的是( )

A．推土机对泥土的推力 B．大象对跷跷板的压力

C．地球对月亮的引力 D．绳子对小车的拉力

5．(2013，云南)乒乓球的直径被加大后，提高了乒乓球比赛的观赏性。玛丽认为直径增加了，乒乓球的弹性减弱了，吉姆认为乒乓球弹性是否减弱必须通过实验来证明。能够验证玛丽的说法是否正确的是( )

A．把直径不同的乒乓球掷向竖直墙壁，比较反弹后落地的距离

B．把直径不同的乒乓球抛向地面，比较落地后反弹的高度

C．把直径不同的乒乓球在不同高度由静止释放，比较落地后反弹的高度

D．把直径不同的乒乓球在同一高度由静止释放，比较落地后反弹的高度

6．(2014，北京)下列有关自行车的实例中，为了减小摩擦的是( )

A．车把套上制作了花纹

B．给车轴加润滑油

C．轮胎的表面做得凹凸不平

D．刹车时用力捏闸柄，增大闸皮对车圈的压力

7．(2013，郴州)如图所示，用一根细线拴住一块橡皮，甩起来，使橡皮绕手做圆周运动，请画出此时橡皮受力的示意图。

8．(2013，十堰)如图是“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验。

(1)在此实验操作中必须让木块做______直线运动。

(2)比较甲、乙两图，可以得到的结论是：在______________相同时，____________，滑动摩擦力越大。

(3)比较__________两图，可以得到的结论是：在______一定时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。

3.4 力的合成与分解—【新教材】人教版(2019)高中物理必修第一册讲义

物理概念和规律： 一、力的合成 1.定义：如果一个力的 与几个力共同作用的效果 ，这个力就叫做那几个力的 ；如果几个力的 与某个力单独作用的效果 ，这几个力叫做那个力的分力． 2．力的合成：求几个力的 叫做力的合成． (1)平行四边形定则 求两个互成角度的力的合力，可以用表示这两个力的有向线段为 ，作平行四边形，这两邻边所夹的 就表示合力的大小和方向．这种方法叫平行四边形定则．所有矢量的合成都遵循平行四边形定则． （2）三角形定则 把两个矢量 ，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的 ．三角形定则与平行四边形定则实质上是一样的 （3）两分力等大，夹角为θ时，，大小：F ＝ ， 方向：F 与F 1夹角为θ 2 。 3．共点力：作用于物体上 ，或者力的 相交于同一点的几个 力称为共点力． 4.合力与分力的三性 5.合力与分力的关系：合力与分力是作用效果上的一种 关系 (1)两个力的合成 当两分力F 1、F 2大小一定时， ①最大值：两力 时合力最大，F ＝F 1＋F 2，方向与两力同向； ②最小值：两力方向相反时，合力 ，F ＝|F 1－F 2|，方向与两力中较大的力同向； ③合力范围：两分力的夹角θ(0°≤θ≤180°)不确定时，合力大小随夹角θ的增大而 ，所以合力大小的范围是： (2)三个力的合成 三个力进行合成时，若先将其中两个力F 1、F 2进行合成，则这两个力的合力F 12的范围为|F 1－F 2|≤F 12≤F 1＋F 2.再将F 12与第三个力F 3合成，则合力F 的范围为 ，对F 的范围进行讨论：

①最大值：当三个力方向相同时，合力，大小为F max＝F1＋F2＋F3.②最小值：若F3的大小介于F1、F2的和与差之间，F12可以与F3等大小，即|F12－F3|可以等于零，此时三个力合力的就是零；若F3不在F1、F2的和与差之间，合力的最小值等于最大的力减去另外两个较小的力的和的绝对值．③合力范围：F min≤F≤F max. 6. 计算法求合力时常用到的几何知识 (1)应用直角三角形中的边角关系求解，用于平行四边形的两边垂直，或平行四边形的对角线垂直的情况． (2)应用等边三角形的特点求解． (3)应用相似三角形的知识求解，用于矢量三角形与实际三角形相似的情况． 二、力的分解 1.定义：一个力的作用可以用几个力的共同作用来等效替代，这几个力称为那一个力的分力．求一个已知力的的过程，是力的合成的逆运算． 2．分解法则 平行四边形定则——把已知力F作为平行四边形的，与力F共点的平行四边形的两个就表示力F的两个分力F1和F2. 3．分解依据 通常依据力的进行分解． (1)已知合力和两个分力的方向时，有． 甲乙 (2)已知合力和一个分力的时，有唯一解． 丙丁 (3)已知合力以及一个分力的大小和另一个分力的方向时，有下面几种可能： a b c d ①当F sinθ＜F2＜F时，有． ②当F2＝时，有唯一解． ③当F2＜F sin θ时，． ④当F2＞F时，有唯一解．

力的合成与分解教学设计

力的合成与分解教学设计 教学目标 知识目标 1、掌握力的平行四边形法则； 2、初步运用力的平行四边形法则求解共点力的合力； 3、会用作图法求解两个共点力的合力；并能判断其合力随夹角的变化情况，掌握合力的变化范围。 能力目标 1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则； 2、培养学生动手操作能力； 情感目标 培养学生的物理思维能力和科学研究的态度 教学建议 教学重点难点分析 1、本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则，这同时也是本章的重点． 2、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力是本章的难点； 教法建议 一、共点力概念讲解的教法建议 关于共点力的概念讲解时需要强调不仅作用在物体的同一点的力是共点力，力的作用线相交于一点的也叫共点力．注意平行力于共点力的区分（关于平行力的合成请参考扩展资料中的“平行力的合成与分解”），教师讲解示例中要避开这例问题． 二、关于矢量合成讲解的教法建议 本课的重点是通过实验归纳出力的平行四边形法则，这同时也是本章的重点．由于学生刚开始接触矢量的运算方法，在讲解中需要从学生能够感知和理解的日常现象和规律出发，理解合力的概念，从实验现象总结出力的合成规律，由于矢量的运算法则是矢量概念的核心内容，又是学习物理学的基础，对于初上高中的学生来说，是一个大的飞跃，因此教学时，教师需要注意规范性，但是不必操之过急，通过一定数量的题目强化学生对平行四边形定则的认识． 由于力的合成与分解的基础首先是对物体进行受力分析，在前面力的知识学习中，学生已经对单个力的分析过程有了比较清晰的认识，在知识的整合过程中，教师可以通过练习做好规范演示． 三、关于作图法求解几个共点力合力的教法建议 1、在讲解用作图法求解共点力合力时，可以在复习力的图示法基础上，让学生加深矢量概念的理解，同时掌握矢量的计算法则． 2、注意图示画法的规范性，在本节可以配合学生自主实验进行教学． 第四节力的合成与分解 教学设计过程： 一、复习提问： 1、什么是力？

知识讲解：力的合成与分解).

力的合成与分解 【学习目标】 1.知道合力与分力的概念 2.知道平行四边形定则是解决矢量问题的方法，学会作图，并能把握几种特殊情形 3.知道共点力，知道平行四边形定则只适用于共点力 4.理解力的分解和分力的概念，知道力的分解是力的合成的逆运算 5.会用作图法求分力，会用直角三角形的知识计算分力 6.能区别矢量和标量，知道三角形定则，了解三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的【要点梳理】 要点一、力的合成 要点诠释： 1.合力与分力 ①定义：一个力产生的效果跟几个力的共同作用产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，那几个力叫做分力。 ②合力与分力的关系。 a.合力与分力是一种等效替代的关系，即分力与合力虽然不同时作用在物体上，但可以相互替代，能够相互替代的条件是分力和合力的作用效果相同，但不能同时考虑分力的作用与合力的作用。 b.两个力的作用效果可以用一个力替代，进一步想，满足一定条件的多个力的作用效果也可由一个力来替代。 2.力的合成 ①定义：求几个力的合力的过程叫做力的合成。 ②说明：力的合成的实质是找一个力去替代作用在物体上的几个已知的力，而不改变其作用效果的方法。 3.平行四边形定则 ①内容：两个力合成时，以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代表合力的大小和方向，这个法则叫做平行四边形定则。 说明：平行四边形定则是矢量运算的基本法则。 ②应用平行四边形定则求合力的三点注意 a.力的标度要适当； b.虚线、实线要分清，表示分力和合力的两条邻边和对角线画实线，并加上箭头，平行四边形的另两条边画虚线； c.求合力时既要求出合力的大小，还要求出合力的方向，不要忘了用量角器量出合力与某一分力间的夹角。 要点二、共点力 要点诠释： 1.共点力：一个物体受到两个或更多个力的作用，若它们的作用线交于一点或作用线的延长线交于一点，这一组力就是共点力。 2.多个力合成的方法： 如果有两个以上共点力作用在物体上，我们也可以应用平行四边形定则求出它们的合力：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力跟第三个力的合力，直到把所有的力都合成进去，最后得到的结果就是这些力的合力。 说明： ①平行四边形定则只适用于共点力的合成，对非共点力的合成不适用。 ②今后我们所研究的问题，凡是涉及力的运算的题目，都是关于共点力方向的问题。 3.合力与分力的大小关系： 由平行四边形可知：F i、F2夹角变化时，合力F的大小和方向也发生变化。 (1)合力F 的范围：| F1-F2 |< FWF 1+F2。 ①两分力同向时，合力F最大，F=F1+F2。 ②两分力反向时，合力F最小，F= | F1-F2丨。 ③两分力有一夹角0时，如图甲所示，在平行四边形OABC中，将F2平移到F i末端，则F i、F2、F围成一个闭合三角形。如图乙所示， 由三角形知识可知；| F1-F2 | < Fv F1+F2。

第二讲、力的合成与分解

Ⅰ重力弹力摩擦力 基础知识梳理 知识点一、重力 1．产生：由于地球的吸引而使物体受到的力。 2．大小：与物体的质量成正比，即G＝mg。可用弹簧测力计测量重力。 3．方向：总是竖直向下的。 4．重心：其位置与物体的质量分布和形状有关。 5．重心位置的确定 质量分布均匀的规则物体，重心在其几何中心；对于形状不规则或者质量分布 不均匀的薄板，重心可用悬挂法确定。 知识点二、形变、弹性、胡克定律 1．形变 物体在力的作用下形状或体积的变化叫形变。 2．弹性 （1）弹性形变：有些物体在形变后撤去作用力能够恢复原状的形变。 （2）弹性限度：当形变超过一定限度时，撤去作用力后，物体不能完全恢复 原来的形状，这个限度叫弹性限度。 3．弹力 （1）定义：发生弹性形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产 生力的作用，这种力叫做弹力。 （2）产生条件：物体相互接触且发生弹性形变。 （3）方向：弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相反。 4．胡克定律 （1）内容：弹簧发生弹性形变时，弹力的大小F跟弹簧伸长（或缩短）的长 第1 页共20 页

第 2 页 共 20 页 度x 成正比。 （2）表达式：F ＝kx 。 ①k 是弹簧的劲度系数，单位为N/m ；k 的大小由弹簧自身性质决定。 ②x 是形变量，但不是弹簧形变以后的长度。 知识点三、滑动摩擦力、动摩擦因数、静摩擦力 1．静摩擦力与滑动摩擦力对比 2.动摩擦因数： （1）定义：彼此接触的物体发生相对运动时，摩擦力的大小和压力的比值。μ＝F F N 。 （2）决定因素：与接触面的材料和粗糙程度有关。

必备方法突破 必备方法一弹力的分析与计算 1．弹力有无的判断“三法” （1）条件法：根据物体是否直接接触并发生弹性形变来判断是否存在弹力。此方 法多用来判断形变较明显的情况。 （2）假设法：对形变不明显的情况，可假设两个物体间弹力不存在，看物体能否 保持原有的状态，若运动状态不变，则此处不存在弹力；若运动状态改变，则此 处一定有弹力。 （3）状态法：根据物体的运动状态，利用牛顿第二定律或`共点力平衡条件判断弹 力是否存在。 2．弹力方向的判断方法 （1）常见模型中弹力的方向 （2）根据共点力的平衡条件或牛顿第二定律确定弹力的方向。 3．弹力大小计算的三种方法 （1）根据力的平衡条件进行求解。 （2）根据牛顿第二定律进行求解。 （3）根据胡克定律进行求解。 例1[弹力方向的判断]（多选）如图1-1所示为位于水平面上的小车，固定在小 车上的支架的斜杆与竖直杆的夹角为θ，在斜杆下端固定有质量为m的小球。下 列关于杆对球的作用力F的判断中，正确的是（） 第3 页共20 页

《工程力学》第三章平面一般力系试卷 答案

《工程力学》第三章平面一般力系试卷 一、单项选择题 1.(2 分)A 2.(2 分)B 3.(2 分)D 4.(2 分)C 5.(2 分)D 6.(2 分)B 7.(2 分)C 8.(2 分)B 9.(2 分)C 10.(2 分)C 二、判断题 11.(2 分)错误 12.(2 分)正确 13.(2 分)正确 14.(2 分)正确 15.(2 分)错误 16.(2 分)错误 17.(2 分)错误 18.(2 分)错误 19.(2 分)错误 20.(2 分)正确

三、填空题 21.答案：相互垂直；均为零；任意点；代数和也等于零(4 分) 22.答案：平面平行(1 分) 23.答案：二个；两个(2 分) 24.答案：A．B．C三点不在同一直线上(1 分) 25.答案：未知力；未知力(2 分) 四、简答题 26.(10 分)由F R=F1+F2+ … +F n可知: 平面汇交力系简化结果为一合力,此合力的作用线通过简化中心O,其大小和方向决定于原力系中各力的矢量和。 27.(10 分)不能在杆的B点加上一个力使它平衡。还须加上一个力偶才能使它平衡。 五、计算题 28.(10 分)解题方法分析:取杠杆AOB为研究对象, 由于已知杠杆B端对阀门的作用力为400N, 所以阀门对杠杆B处的反作用力N B也是400N。受力图和坐标建立如图所示,所求未知力为F、R OX、R OY。 列平衡方程 ∑F X=0:R0X-F sin(α-β)=0(1) ∑F Y=0:-R0Y+N B+F cos(α-β)=0(2) ∑m0(F)=0:F·cosα×500-N B×300=0(3) 由式(3)得F===277.13(N)

高考经典课时作业2-2 力的合成与分解

高考经典课时作业2-2 力的合成与分解 （含标准答案及解析） 时间：45分钟分值：100分 1．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() 2．在研究共点力合成实验中，得到如图所示的合力与两力夹角θ的关系曲线，关于合力F 的范围及两个分力的大小，则下列说法中正确的是() A．2 N≤F≤14 N B．2 N≤F≤10 N C．两力大小分别为2 N、8 N D．两力大小分别为6 N、8 N 3．下列各项中的三个共点力，合力不可能为零的是() A．5 N,7 N,8 N B．5 N,2 N,3 N C．1 N,5 N,10 N D．10 N,10 N,10 N 4．物块静止在固定的斜面上，分别按如下图所示的方向对物块施加大小相等的力F，A中F垂直于斜面向上，B中F垂直于斜面向下，C中F竖直向上，D中F竖直向下，施力后物块仍然静止，则物块所受的静摩擦力增大的是() 5．(2012·福建福州模拟)如图所示，质量为m的小滑块静止在半径为R的半球体上，它与半球体间的动摩擦因数为μ，它与球心连线跟水平地面的夹角为θ，则小滑块() A．所受摩擦力大小为mg cos θ B．所受摩擦力大小为mg sin θ C．所受摩擦力大小为μmg sin θ D．对半球体的压力大小为mg cos θ 6．小明想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气也推不动，他便想了个妙招，如右图所示，用A、B两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然被推动了！下列说法中正确的是() A．这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱 B．这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大 C．这有可能，A板对衣橱的推力有可能大于小明的重力 D．这有可能，但A板对衣橱的推力不可能大于小明的重力

第五章 空间力系

第五章 空间力系 一、内容提要 本章研究了空间力系的平衡问题和物体重心的计算方法。 1、空间力系的平衡问题 （1）力在空间坐标轴上的投影，可采用下列两种方法： 一次投影法 αcos X F F = βc o s Y F F = γc o s Z F F = 二次投影法 ?γcos sin X F F = ?γs i n s i n Y F F = γcos F F Z = （2）力对轴的矩 力对轴的矩，是力使物体绕某固定轴的转动效应的度量，是一个代数量，它的大小可按下列两种方法求解。 将力投影到垂直于轴的平面上，按平面上力对点的矩计算 ()d F F M xy z ±= 将力沿x 、y 、z 轴分解，根据合力矩定理计算。 力与该轴平行或相交时，力对轴的矩为零。 （3）空间力系的平衡方程 空间汇交力系的平衡方程 0X =∑F 0Y =∑F 0Z =∑F 空间平行力系的平衡方程 0Z =∑F ()0=∑F M y ()0=∑F M x 空间一般力系的平衡方程 0X =∑F 0Y =∑F 0Z =∑F ()0=∑F M z ()0=∑F M y ()0=∑F M x 2、重 心 （1）重心与形心的概念 物体的重心是物体各微小部分的重力所组成的空间平行力系的合力的作用点。形心是物体几何形状的中心。匀质物体的重心与形心重合。 （2）重心和形心坐标公式 一般物体重心的坐标公式 W W F x F x c ∑?= W W F y F y c ∑?= W W F z F z c ∑?= 匀质物体重心的坐标公式

V Vx x c ∑?= V Vy y c ∑?= V Vz z c ∑?= 匀质薄板重心的坐标公式 A Ax x c ∑?= A Ay y c ∑?= （3）组合法求匀质物体的重心（形心） 分割法 负面积法（负体积法） 二、典型例题解析 工程中许多空间受力问题都可以转化成平面问题。因此，空间力系并非本章的重点内容。本章的重点在于计算物体的重心或平面图形的形心。下面这个类型的例题在教材中没有出现，但在工程实际中常会遇到。 知识点：计算物体的重心或平面图形的形心 例 平面桁架由七根等截面的匀质杆构成，尺寸如图所示。求桁架的重心位置。 解 由于这七根杆都是等截面的匀质杆。因此其重量与杆长成正比，并且每根杆的重心都在其中点。 设每米长杆重为1，则根据式（5-10）即可计算出x C 、y C 之值。根据几何关系 l 1 =3m ， l 2 = l 3 = l 6 =2.5m ， l 4 = l 7 =2m ， l 5 =1.5m 。 l lx W Wx x c ∑∑=∑?= = m m 16 5.235.12235.23325.225.1125.25.2(=+?+?+?++?+?++）（） = 1.469 m l ly W Wy y c ∑∑=∑?= = m m 16 155.12235.2375.05.15.25.225.25.25.13=+?+?+?+++?+?）（ = 0.938m 三、思考题提示或解答 5-1 力在空间直角坐标轴上的投影和此力沿该坐标轴的分力，它们之间有什么联系与区别？ 答：力在空间直角坐标轴上的投影只有大小和正负，它是标量；而力沿坐标轴的分力是矢量，有大小，有方向，其作用效果与作用点或作用线有关。在坐标轴确定的前提下，二者的大小相等。 5-2 已知下列几种情况，试说明力F 的作用线与x 轴的关系： （1）ΣF X =0 M z （F ）=0； （2）ΣF X =0 M z （F ）≠0； （3）ΣF X ≠0 M z （F ）=0。 答：（1）ΣF X =0 M z （F ）=0：该力与z 轴平行或位于Oyz 平面内； （2）ΣF X =0 M z （F ）≠0：该力与x 轴垂直且不与z 轴相交或平行； （3）ΣF X ≠0 M z （F ）=0：该力与z 轴相交且不与x 轴垂直。 5-3 试从空间一般力系的平衡方程，推导出空间汇交力系、空间平行力系、平面一般

2021年高考物理复习学与练：2.2 力的合成与分解(精讲)(学生版)

『高考复习|学与练』『汇总归纳·备战高考』

专题2.2　力的合成与分解 【考情分析】 1.会用平行四边形定则、三角形定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．【核心素养分析】 物理观念：合力与分力、力的合成、力的分解。 科学思维：平行四边形定则、整体法、隔离法、合成法、分解法。 科学探究：探究弹簧形变与弹力的关系、研究两个互成角度的共点力的合成规律。科学态度与责任：在生产、生活情境中，体验物理学技术的应用。【重点知识梳理】知识点一 力的合成1．共点力合成的常用方法 (1)作图法：从力的作用点起，按同一标度作出两个分力F 1和F 2的图示，再以F 1和F 2的图示为邻边作平行四边形，画出过作用点的对角线，量出对角线的长度，计算出合力的大小，量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示) ． (2)计算法：几种特殊情况的共点力的合成． 类型作图 合力的计算①互相垂直 F ＝F 2 1＋F 2tan θ＝F 1F 2

②两力等大，夹角为θ F ＝2F 1cos θ 2 F 与F 1夹角为θ 2 ③两力等大且夹角为 120° 合力与分力等大 (3)力的三角形定则：将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接，从第一个力的作用点，到第二个力的箭头的有向线段为合力．平行四边形定则与三角形定则的关系如图甲、乙所示． 2．合力的大小范围(1)两个共点力的合成|F 1－F 2|≤F 合≤F 1＋F 2 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，为|F 1－F 2|，当两力同向时，合力最大，为F 1＋F 2. (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 1＋F 2＋F 3. ②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，则三个力的合力最小值为零；如果第三个力不在这个范围内，则合力最小值等于最大的力减去另外两个力． 【归纳总结】 三种特殊情况的共点力的合成 类型 作图 合力的计算①互相垂直 F ＝F 2 1＋F 2tan θ＝F 1F 2 ②两力等大，夹角θ F ＝2F 1cos θ 2 F 与F 1夹角为θ 2

第三章 平面一般力系

第三章平面一般力系 教学目的及要求 1．掌握平面任意力系向一点简化的方法，会应用解析法求主矢和主矩，熟知平面任意力系简化的结果。 2．深入理解平面力系的平衡条件及平衡方程的三种形式。 3．能熟练地计算在平面任意力系作用下物体和物体系统的平衡问题。 4．正确理解静定与静不定的概念，会判断物体系统是否静定。 5．理解简单桁架的简化假设，掌握计算其杆件内力的节点法和截面法及其综合作用。 §3-1 平面一般力系向作用面内一点简化 教学重点：1.平面一般力系如何向作用面内一点简化 2. 主矢与主矩的概念 教学难点：对力的平移定理的理解和应用 教学内容： 首先对什么是平面一般力系进行分析。对于平面一般力系如何向其作用面内一点简化，从而引出力的平移定理。 1．力的平移定理 作用在刚体上的力可以向任意点平移，但必须附加一力偶，附加力偶的力偶矩等于原来的力对平移点（新作用点）的矩，它是一般力系向上点简化的依据。2．基本概念 1) 合力矢：汇交力系一般地合成为一合力，合力的作用线通过汇交点，合力矢等于力系的主矢。 2）主矢：平面力系各力的矢量和，即 3．应用力的的平移定理将平面一般力系向作用面内一点简化 用图形来进行讲解力系向一点简化的方法和结果。最终平面一般力系向一点简化可以得到两个简单的力系：平面汇交力系和平面力偶系。应用前两章学过的内容，这两个简单的力系还可以进一步简化成一个主矢和对简化中心的主矩。 结论：平面一般力系向作用面内任选一点O简化，可得到一个力和一个力偶，这个力等于该力系的主矢，作用线通过简化中心O，这个力偶的矩等于该力

系对于点O的主矩。 注意：主矢与简化中心无关；而主矩与简化中心有关，必须指明对于哪一点的主矩。 4．固定端约束 它是平面一般力系向作用面内一点简化的一个典型应用。可以将固定端支座的约束反力向作用平面内点A简化得到一个力和一力偶，这个力用两个未知分力来代替。 它限制了物体在平面内的转动，所以比铰支座多了一个给反力偶。 §3-2 平面一般力系简化结果与分析 教学重点：平面一般力系向作用面内一点简化的结果 教学难点：将一个力系向指定点简化的具体应用。 教学内容： 1．平面力系的简化步骤如下： 1)选取简化中心O：题目指定点或自选点（一般选在多个力交点上） 2) 建立直角坐标系Oxy 3) 求主矢 4) 求主矩：逆正顺负，画在图中 5) 简化结果讨论 2．平面力系的简化结果 一个力系的主矢与简化中心的选取无关；一般情况下，主矩与简化中心的选取有关。 平面一般力系向作用面内一点简化结果，有四种情况： 1) 简化为一个力偶的情形： 力系的主矢等于零，而力系对于简化中心的主矩不等于零。即： F R′=0，M o≠0 2) 简化为一合力的情形 力系向点O简化的结果为主矩等于零，主矢不等于零。即： F R′≠0，M o=0 3)若F R′≠0，M o≠0 平面力系与一力偶等效，此力偶为平面力系的合力偶，其力偶矩用主矩M o 度量，这时主矩与简化中心的选择无关。 原力系合成为作用点为O′的力F R，合力作用线在点O的哪一侧，由主矢和

力的合成与分解练习及答案

力的合成与分解 ?选择题 1. 用手握瓶子，瓶子静止在手中，下列说法正确的是 A. B. C. D. 手对瓶子的摩擦力必须大于瓶子所受的重力 2. 一物体受绳的拉力作用由静止开始运动，先做加速运动，后做匀速运动，再 做减速运动，则下列说法中正确的是（） A. 加速运动时，绳拉物体的力大于物体拉绳的力 B. 减速运动时，绳拉物体的力小于物体拉绳的力 C. 只有匀速运动时，绳拉物体的力才与物体拉绳的力大小相等 D. 不管物体如何运动，绳拉物体的力与物体拉绳的力大小总相等 4. 在机场和海港，常用输送带运送旅客和行李、货物。如图2所示，a为水平输送 带，b为倾斜输送带。当行李箱随输送带一起匀速运动时，下列几种判断中正确的是（） A. a、b两种情形中的行李箱都受到两个力作用 B. a、b两种情形中的行李箱都受到三个力作用 C. 情形a中的行李箱受到两个力作用，情形 b中的行李箱受到三个力作用 D. 情形a中的行李箱受到三个力作用，情形b中的 行李箱受到四个力作用 5. 如图3所示，物体与水平面间的滑动摩擦力大小为20N,在向右运动的过程中， 还受到一个方向向左的大小为15N的拉力作用，则物体受到的合力为 ( ) A. 5 N,向右 B. 5N,向左 F. C. 35 N,向右 D. 35 N,向左.... 6.如图4所示，在竖直光滑墙上用细线悬挂一重为G的小球，悬线与竖直方向 成角，将重力G沿细线方向和垂直于墙的方向分解为和，则它们的大小应为: A. B.

C. D. 7. 用如图5所示的四种方法悬挂一个镜框，绳中所受拉力最小的是 （ ） 8. 如图 6所示，小明要在客厅里挂一幅质量为1.0kg 的画（含画框），画框背 面有两个相距1.0m 、位置固定的挂钩，他将轻质细绳两端分别固定在两个挂 钩上，把画对称地挂在竖直墙壁的光滑钉子上，挂好后整条细绳呈绷紧状态。 设细绳能够承受最大拉力为 10N, g=10m/s 2,则细绳至少需要多长才不至于断 掉 （ ) A . 1.16m B. 1.55m C. 2.00m D. 3.55m 11.如图7所示，在倾角为a 的斜面上，放一质量为 m 的小球，小球和斜坡及 挡板间均无摩擦，当档板绕 O 点逆时针缓慢地转向水平位置的过程中，则有： （ ） A. 斜面对球的支持力逐渐增大 B. 斜面对球的支持力逐渐减小 C. 档板对小球的弹力先减小后增大 D. 档板对小球的弹力先增大后减小 三、本题共5个小题，每空4分，共28分。把正确答案填写在题中的横线上 。 13. 一根弹簧在弹性限度内，对其施加30N 的拉力时，其长度为20cm ，对其施 30N 压力时，其长度为14cm ，则该弹簧自然长度为 ________ cm ，其劲度系 数为 _________ N/m 。 14. 将已知力F 分解为两个分力F 1和F 2,若已知分力F 2和F 之间的夹角亠且 C D 图6

高中物理知识讲解 力的合成与分解

力的合成与分解 【典型例题】 类型一、求合力的取值范围 例1、物体同时受到同一平面内的三个共点力的作用,下列几组力的合力不可能为零的是( ) A.5 N,7 N,8 N B.5 N,2 N,3 N C.1 N,5 N,10 N D.10 N,10 N,10 N 【答案】C 【解析】分析A?B?C?D各组力中,前两力合力范围分别是:2 N≤F合≤12 N,第三力在其范围之内:3 N≤F合≤7 N,第三力在其合力范围之内;4 N≤F合≤6 N,第三力不在其合力范围之内;0≤F合≤20 N,第三力在其合力范围之内,故只有C中第三力不在前两力合力范围之内,C中的三力合力不可能为零. 【点评】共点的三个力的合力大小范围分析方法是:这三个力方向相同时合力最大,最大值等于这三个力大小之和;若这三个力中某一个力处在另外两个力的合力范围中,则这三个力的合力最小值是零. 举一反三 【变式】一个物体受三个共点力的作用，它们的大小分别为F1＝7 N、F2＝8 N、F3＝9 N．求它们的合力的取值范围？【答案】0≤F≤24 N 类型二、求合力的大小与方向 例2、如图所示，物体受到大小相等的两个拉力作用，每个拉力都是20 N，夹角是60°，求这两个力的合力． 【解析】本题给出的两个力大小相等，夹角为60°，所以可以通过作图和计算两种方法计算合力的大小． 解法1(作图法)：取5 mm长线段表示5 N，作出平行四边形如图甲所示，量得对角线长为35 mm.合力F大小为35 N，合力的方向沿F1、F2夹角的平分线． 解法2(计算法)：由于两个力大小相等，所以作出的平行四边形是菱形，可用计算法求得合力F，如图乙所示，【点评】力的合成方法有“作图法”和“计算法”，两种解法各有千秋.“作图法”形象直观，一目了然，但不够精确，误差大；“计算法”是先作图，再解三角形，似乎比较麻烦，但计算结果更准确. 【高清课程：力的合成与分解例2】 例3、如左图在正六边形顶点A分别施以F1～F55个共点力，其中F3=10N，A点所受合力为；如图，在A 点依次施以1N～6N，共6个共点力．且相邻两力之间夹角为600，则A点所合力为。

生活中的力的合成和分解

F 1 F 2 F O 生活中的力的合成和分解 如果几个力产生的效果跟原来的一个力产生的效果相同，这几个力就叫做 原来那个力的分力。求一个已知力的分力叫力的分解，力的分解是力的合成的 逆运算，遵循平行四边形定则，也就是已知对角线求两个邻边的问题。显然， 如果没有附加条件，则可有无数个答案。所以，力的分解关键在于根据具体情 况确定某一已知力的实际作用效果。以下两种情况可以得到确定的分力。第一， 根据力的实际效果能够确定两个分力的方向，则可得到两个分力的大小；第二， 根据力的实际效果能够确定一个分力的方向和大小，则可得到另一个分力的方 向和大小。 1．力的合成 （1）力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用 代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”（合力）。力的平行四 边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则，它给 出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律。 （2）平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个 有用的推论：如果n 个力首尾相接组成一个封闭多边形，则这n 个力的合力为零。 （3）共点的两个力合力的大小范围是 |F 1－F 2| ≤ F 合≤ F 1＋F 2 （4）共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零。 【例1】如图甲所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为 200 N ，两力之间的夹角为60°，求这两个拉力的合力． 解析：根据平行四边形定则，作出示意图乙，它是一个菱形，我们可以利 用其对角线垂直平分，通过解其中的直角三角形求合力． 320030cos 21== F F N=346 N 合力与F 1、F 2的夹角均为30°． 2．力的分解 （1）力的分解遵循平行四边形法则，力的 分解相当于已知对角线求邻边。 （2）两个力的合力惟一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论 上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解。 【例2】如在图所示的支架悬挂一个重力为G 的灯。支架的重力不计。已知 AO 、BO 、AB 的长分别为L 1、L 2、L 3，求支架两杆所受的力。 解：在支架的O 端悬挂电灯后，使支架的两根杆受到力的作 用。由于支架的A 、 B 两端与墙壁是绞链连结，因此作用在 杆上的力是沿杆的方向。但杆受的是拉力还是压力，需要通 过实践来判断。可以设想，若将杆AO 换成弹簧，则弹簧会

第3章 平面任意力系

第3章 平面任意力系 一、是非题(正确的在括号内打“√”、错误的打“×”) 1．某平面力系向两A 、B 点简化，主矩都为零，则此力系一定平衡。 ( × ) 2．力沿其作用线移动不改变力对点之矩的效果。 ( √ ) 3．力系简化的最后结果为一力偶时，主矩与简化中心无关。 ( √ ) 4．用截面法解桁架问题时，只需截断所求部分杆件。 ( √ ) 5．判断结构是否静定，其根据是所有的未知量能否只通过列平衡方程全部求出。 ( √ ) 6．平面任意力系向任一点简化后，若主矢R 'F =0，而主矩0O M ≠，则原力系简化的结果为一个合力偶，合力偶矩等于主矩，此时主矩与简化中心位置无关。 ( √ ) 7．平面任意力系向任一点简化后，若主矢R 'F ≠0，而主矩O M =0，则原力系简化的结果为一个合力， 且合力通过简化中心。 ( √ ) 8．在一般情况下，平面任意力系向作用面内任一点简化，可以得到一个合力和一个合力偶矩。 ( × ) 9．已知作用于刚体上所有力在某一坐标轴上投影的代数和等于零，则这些力的合力为零，刚体处于平衡。 ( × ) 10．平面任意力系平衡的必要与充分条件是：力系的主矢和力系对任何一点的主矩都等于零。 ( √ ) 11．桁架是一种由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，它在受力以后几何形状可以发生改变。 ( × ) 二、填空题 1．在简化一已知平面任意力系时，选取不同的简化中心，主矢相同主矩不相同。 2．一般情况下，对于由n 个物体所组成的物体系统可以列出 3n 独立平衡方程。 3．主矢与简化中心位置无关，而主矩与简化中心位置有关。 4．在平面任意力系中，合力对任一点之矩，等于各分力对同一点之矩的代数和，即R ()()O O M M = ∑F F ， 称之为合力矩定理。 5．若物体系中所有未知量数目不超过独立方程个数，则所有未知量可由平衡方程解出，这类问题称为静定问题；反之则为静不定问题。 6．如果从桁架中任意消除一根杆件，桁架就会活动变形，称这种桁架为静定桁架；反之则为超静定桁架。 7．在平面静定桁架中，杆件的数目m 与节点的数目n 之间的关系是m=2n -3。 8．计算平面静定桁架杆件内力的两种基本方法是节点法和截面法。 三、选择题 1．如图3.18所示平面力系向A 点简化得主矢R A 'F 和主矩A M ，向B 点简化得主矢R B 'F 和主矩B M 。以下四种说法，哪一个是正确的？( D ) (A) R R A B ''=F F ，A B M M = (B) R R A B ''≠F F ，A B M M = (C) R R A B ''≠F F ，A B M M ≠ (D) R R A B ''=F F ，A B M M ≠

基础课时5力的合成与分解

基础课时5力的合成与分解 [知识梳理] 知识点一、力的合成和分解 1.合力与分力 (1)定义：如果一个力产生的效果跟几个共点力共同作用产生的效果相同，这一个力就叫做那几个力的合力，原来那几个力叫做分力。 (2)关系：合力和分力是等效替代的关系。 2.共点力 作用在物体的同一点，或作用线的延长线交于一点的力。如下图1所示均是共点力。 图1 3.力的合成 (1)定义：求几个力的合力的过程。 (2)运算法则 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。如图2甲所示。 ②三角形定则：把两个矢量首尾相接，从而求出合矢量的方法。如图2乙所示。 图2 特别提醒 (1)两个分力一定时，夹角θ越大，合力越小。 (2)合力一定时，两等大分力的夹角θ越大，两分力越大。 (3)合力可以大于分力，等于分力，也可以小于分力。 4.力的分解 (1)定义：求一个已知力的分力的过程。

(2)遵循原则：平行四边形定则或三角形定则。 (3)分解方法：①按力产生的效果分解；②正交分解。 知识点二、矢量和标量 1.矢量：既有大小又有方向的量，相加时遵从平行四边形定则。 2.标量：只有大小没有方向的量，求和时按代数法则相加。 [诊断自测] 1.(多选)关于几个力及其合力，下列说法正确的是() A.合力的作用效果跟原来那几个力共同作用产生的效果相同 B.合力与原来那几个力同时作用在物体上 C.合力的作用可以替代原来那几个力的作用 D.求几个力的合力遵守平行四边形定则 2.(多选)下列说法正确的是() A.两个力的合力一定大于任一个分力 B.合力和分力是等效替代的关系 C.3 N的力能够分解成5 N和3 N的两个分力 D.1 N的力和2 N的力合成一定等于3 N 3.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() 4.一位体操运动员在水平地面上做倒立动作，下列图中沿每个手臂受到的力最大的是() 5.如图4所示，重力为G的物体静止在倾角为α的斜面上，将重力G分解为垂直斜面向下的力F1和平行斜面向下的力F2，那么() 图4 A.F1就是物体对斜面的压力 B.物体对斜面的压力方向与F1方向相同，大小为G cos α C.F2就是物体受到的静摩擦力 D.物体受到重力、斜面对物体的支持力、静摩擦力、F1和F2共五个力的作用

工程力学课后习题答案第五章 空间任意力系

第五章 空间任意力系 5.1解：cos 45sin 60 1.22x F F K N == c o s 45c o s 60 0.7 y F F K N == sin 45 1.4z F F K N == 6084.85x z M F m m K N m m ==? 5070.71y z M F m m K N m m ==? 6050108.84z x y M F m m F m m K N m m =+=? 5.2 解：21sin cos sin x F F F αβα=- 1c o s c o s y F F βα=- 12sin cos z F F F βα=+12sin cos x z M F a aF aF βα==+ 1sin y M aF β= 121cos cos sin cos sin z y x M F a F a aF aF aF βααβα=-=--- 5.3解：两力F 、F ′能形成力矩1M 1M Fa m ==? 11cos 45x M M = 10y M = 11sin 45z M M = 1c o s 4550x M M K N m == ? 11sin 4550100z z M M M M K N m =+=+=? C M m ==?63.4α= 90β= 26.56γ= 5.4 如图所示，置于水平面上的网格，每格边长a = 1m ，力系如图所示，选O 点为简化中心，坐标如图所示。已知：F 1 = 5 N ，F 2 = 4 N ，F 3 = 3 N ；M 1 = 4 N·m ，M 2 = 2 N·m ，求力系向O 点简化所得的主矢'R F 和主矩M O 。 题5.4图 解：' 1236R F F F F N =+-=

人教版物理必修一试题课时5.力的合成与分解

课时5.力的合成与分解 【请同学们认真研读物理课本必修1第第三章第四节～第五节内容，完成课本例题和课后练习，在此基础上，用45分钟的时间完成以下作业】 【基础回顾】 1.力的合成的实质就是找_______，去替代作用在物体上的______，而不改变其________. 2.只有______物体受到的力才能够进行力的合成. 3.不同性质的力可以进行合成，因为合力与分力只存在__________关系. 4.力的分解是力的合成的______，同样遵守________. 5.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有向线段为邻边作_________，它的对角线（在两个力之间）就表示合力的_______和______ 6.矢量与标量：既有_____又有_____的物理量叫矢量，只有_____，没有_____的物理量叫做标量。 7.实验：探究力的平行四边形定则 过程：（1）在长木板上用图钉固定一张白纸，在白纸上用图钉固定一个_______. （2）在橡皮筋的另一端拴上两个细绳套，用两支弹簧测力计互成角度的拉橡皮筋，记下_____的位置，________和________。即两个分力F1、F2的大小和方向. （3）撤去一支弹簧测力计，只用一支弹簧测力计拉细绳套，将结点拉到________，记下此时拉力F的_______和________. （4）选定标度，作出力F1、F2、F的图示. （5）以F1、F2为邻边作平行四边形，并作出对角线. 结论：________________________________________________________________________. 8.几种特殊情况下力的合成 （1）在同一直线上的力的合成： （2）两个互相垂直的力的合成： （3）两个大小相等，夹角为θ的力的合成： （4）两个大小相等，夹角为120°的力的合成： 【精题训练】 1.大小不变的两个共点力F1、F2的合力为F，则有 A.合力F一定大于任一个分力 B.合力的大小既可等于F1，也可等于F2

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力的合成与分解 要点一、力的合成 要点诠释： 合力与分力 ①定义：一个力产生的效果跟几个力的共同作用产生的效果相同，则这个力就叫那几个力的合力，那几个力叫做分力。 ②合力与分力的关系：等效替代。 要点二、共点力 要点诠释： 1.共点力：一个物体受到两个或更多个力的作用，若它们的作用线交于一点或作用线的延长线交于一点，这一组力就是共点力。 说明： ①平行四边形定则只适用于共点力的合成，对非共点力的合成不适用。 ②今后我们所研究的问题，凡是涉及力的运算的题目，都是关于共点力方向的问题。 2.合力与分力的大小关系： 由平行四边形可知：F1、F2夹角变化时，合力F的大小和方向也发生变化。 （1）合力F的范围：｜F1-F2｜≤F≤F1+F2。 ①两分力同向时，合力F最大，F=F1+F2。 ②两分力反向时，合力F最小，F=｜F1-F2｜。 ③两分力有一夹角θ时，如图甲所示，在平行四边形OABC中，将F2平移到F1末端，则F1、F2、F围成一个闭合三角形。如图乙所示， 由三角形知识可知；｜F1-F2｜＜F＜F1+F2。 综合以上三种情况可知: ①｜F1-F2｜≤F≤F1+F2。 ②两分力夹角越大，合力就越小。 ③合力可能大于某一分力，也可能小于任一分力. 要点三、力的分解 要点诠释： 力的分解定则：平行四边形定则，力的分解是力的合成的逆运算． 两个力的合力唯一确定，一个力的两个分力不是唯一的，如果没有其他限制，对于一条对角线，可以作出无数个不同的平行四边形(如图所示)．即同一个力F可以分解成无数对大小、方向不同的分力．

要点四、实际分解力的方法 要点诠释： 1.按效果进行分解 在实际分解中，常将一个力沿着该力的两个效果方向进行分解，效果分解法的方法步骤： ①画出已知力的示意图； ②根据此力产生的两个效果确定出分力的方向； ③以该力为对角线作出两个分力方向的平行四边形，即作出两个分力． 2.利用平行四边形定则求分力的方法 ①作图法：利用平行四边形作出其分力的图示，按给定的标度求出两分力的大小，用量角器量出各分力与已知力间的夹角即分力的方向． ②计算法：利用力的平行四边形定则将已知力按几何方法求解，作出各力的示意图，再根据解几何知识求出各分力的大小，确定各分力的方向． 由上可知，解决力的分解问题的关键是根据力的作用效果，画出力的平行四边形，接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题．因此其解题的基本思路可表示为 3.实例 分析 地面上物体受斜向上的拉力F ，拉力F 一方面使物体沿水平地 面前进，另一方面向上提物体，因此拉力F 可分解为水平向前 的力F 1和竖直向上的力F 2 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势的分力F 1；二是使物体压紧斜面的分 力F 2，1F mg sin α＝，2F mg cos α＝ 质量为m 的光滑小球被竖直挡板挡住而静止于斜面上时．其重 力产生两个效果：一是使球压紧板的分力F 1；二是使球压紧斜 面的分力F 2，1F mg tan α＝，2cos =mg F α 质量为m 的光滑小球被悬线挂靠在竖直墙壁上，其重力产生两 个效果：一是使球压紧竖直墙壁的分力F 1；二是使球拉紧悬线 的分力F 2，1F mg tan α＝，2cos mg F α= A 、 B 两点位于同一平面上，质量为m 的物体由AO 、BO 两线拉 住，其重力产生两个效果：一是使物体拉紧AO 线的分力F2； 二是使物体拉紧BO 线的分力质量为m 的物体被支架悬挂而静 止，其重力产生两个效果：一是拉伸AB 的分力F 1；二是拉伸 BC 的分力F 2，122sin mg F F α==