高考物理总复习 考查点4 力的合成与分解考点解读学案

高考物理总复习 考查点4 力的合成与分解考点解读学案

考查点4　力的合成与分解 ‎►考情分析 测试内容 测试要求 考情分析 力的合成与分解 B ‎16年T4、16年T7、17年T6‎ 探究、实验：力的合成的平行四边形定则 a ‎14年T25、15年T3、16年T6、17年T25‎ 共点力的平衡 A ‎15年T14、16年T28(1)‎ ‎►知识梳理 考点1　力的合成与分解　B ‎(1)如果一个力作用在物体上，它产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同，这个力就叫做那几个力的________，而那几个力叫做这个力的________．求几个已知力的合力叫做力的________，求某个力的几个分力叫做________．‎ ‎(2)力的平行四边形定则：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，合力的大小和方向就可以用这个平行四边形的________表示出来．‎ ‎(3)合力与分力的大小关系 ‎①合力大小范围|F1－F2|≤F≤F1＋F2，合力可以________分力，也可以________分力，也可以________分力(选填“大于”、“小于”或“等于”)．‎ ‎②在两个分力F1、F2大小不变的情况下，两个分力的夹角越大，合力越小．‎ ‎③在合力不变的情况下，夹角越大，两个等值分力的大小越大．‎ ‎④两个分力F1、F2大小相等，夹角为120°时，合力大小________分力大小(选填“大于”、“小于”或“等于”)．‎ ‎【典例1】　关于合力和分力的关系，下列说法正确的是(　　)‎ ‎ A．物体对桌面的压力和桌面对物体的支持力等值反向，这两个力的合力为零 B．作用在某物体上的两个力，它们的合力和这两个力都同时作用在该物体上 ‎ C．合力的大小一定等于各分力的大小之和 ‎ D．合力的大小可能等于其中某一个分力的大小 ‎【解析】　只有作用在同一物体上的几个力才能研究合成问题，作用在不同物体上的力不能合成，选项A错误；合力和分力只是一种效果替代关系，各分力可以是性质不同的各种力，而合力只是反映各分力共同作用效果的效果力，合力并没有真正作用在物体上，选项B错误；合力和分力等效但并不一定等值，力的运算遵循的是矢量运算法则(平行四边形定则)，合力的大小不一定等于各分力的大小之和(除非各分力方向相同)，合力可能大于、等于或小于其中的一个分力，选项C错误，选项D正确．‎ ‎【答案】　D ‎【点拨】　力的合成是“等效思维”在解决实际问题中的应用，它可使几个同时作用在同一物体上的力被一个力所“等效替代”，从而使物体的受力情况得到简化．这种“等效替代”是高中物理中常用的方法之一．‎ ‎【变式1】　两个共点力F1、F2的夹角为θ，它们的合力为F，下列说法中正确的是　(　　)‎ A．若F1和F2大小不变，θ角越大，合力就越小 ‎ B．若F1和F2大小分别为3N、5N，它们的合力可以为10N ‎ C．若把F进行分解，可以分解成多组分力，但每组只能有两个分力 ‎ D．质点除了受F1和F2作用，还受到F的作用 ‎【典例2】　水平横梁的一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，一轻绳的一端C固定于墙上，另一端跨过滑轮后悬挂一质量m＝‎10kg的重物，∠CBA＝30°，如图所示，则滑轮受到绳子的作用力为(g取‎10m/s2)(　　)‎ A．50N B．50N ‎ C．100N D．100N ‎【解析】　取小滑轮作为研究对象，悬挂重物的绳中的弹力是F＝mg＝10×10N＝100N，故小滑轮受绳的作用力沿BC、BD方向的大小都是100N，又知∠CBD＝120°，∠CBE＝60°，△CBE是等边三角形，故两力的合力F合＝100N，选项C正确．‎ ‎【答案】　C ‎【点拨】　本题考查用力的合成与分解的平行四边形法则，可用合成法，也可用分解法(包括正交分解法)，要学会灵活运用．本题中横梁的末端是滑轮，致使绳中的张力处处相等，特别注意如果B点是一个结点，两段绳中的张力就不再是相等的关系．‎ ‎【变式2】　(2019·徐州模拟)如图所示，力F1、F2是两个相互垂直的共点力，其中F1＝3N，F2＝4N，则F1、F2合力的大小为(　　)‎ ‎ A．12N ‎ ‎ B．7N ‎ C．6N ‎ ‎ D．5N ‎【典例3】　(2019·江苏真题)漫画中的大力士用绳子拉动汽车，绳中的拉力为F，绳与水平方向的夹角为θ，若将F沿水平和竖直方向分解，则其竖直方向的分力为(　　)‎ A．Fsinθ B．Fcosθ ‎ C. D. ‎【解析】　将F沿水平和竖直方向分解，可得沿竖直方向的分力Fy＝Fsinθ，选项A正确．‎ ‎【答案】　A ‎【警示】　力的合成与分解是一种等效替代方法，分解时一定要注意题目中要求沿哪一个方向进行分解．‎ ‎【变式3】　如图所示，水平地面上有一重60N的物体，在与水平方向成30°角斜向上、大小为20N的拉力F作用下匀速运动，求地面对物体的支持力和摩擦力的大小．‎ 考点2　探究、实验：力的合成的平行四边形定则　a ‎(1)两个力合成时，以表示这两个力的线段为邻边作________________，这两个邻边之间的________就代表合力的________和________，这个法则叫做________________．‎ ‎(2)力的分解和力的合成的互为逆运算，同样遵守平行四边形定则．把一个已知力F作为平行四边形的________，那么与力F共点的平行四边形的两条________，就表示力F的两个分力．‎ ‎(3)①实验研究方法为________；‎ ‎②实验器材：方木板一块，白纸，________，橡皮筋，细绳套(两个)，三角板，刻度尺，图钉若干，细芯铅笔．‎ ‎(4)实验注意事项：‎ ‎①弹簧测力计的拉力方向必须与木板________；‎ ‎②读数时，视线应________弹簧测力计的刻度；‎ ‎③使用弹簧测力计时，不能________其量程；‎ ‎④在同一次实验中，橡皮条拉长时结点O的位置一定要相同．‎ ‎【典例4】　(2019·江苏真题)在“力的合成的平行四边形定则”实验中，某同学测出了F1、F2，如图所示．接下来，要用一只弹簧测力计拉伸橡皮条测合力．在操作中应当(　　)‎ ‎ A．沿F1、F2的角平分线方向拉伸橡皮条 ‎ B．将橡皮条拉伸至O点 ‎ C．使拉力的大小等于 ‎ D．使拉力的大小等于F1、F2的大小之和 ‎【解析】　在“探究力的平行四边形定则”实验中，主要是研究作用效果相同的一个力和两个力之间是否遵循平行四边形的法则，因此不需要拉橡皮时一定要沿着F1、F2的角平分线方向拉伸，也不一定要求拉力大小一定等于、F1＋F2或其他特殊值，只要求两次将橡皮条拉伸到同一点O，保证作用效果相同．正确答案为B.‎ ‎【答案】　B ‎【点拨】　本实验一定要求用一根弹簧秤和两根弹簧秤拉伸橡皮条时伸长到同一点，保证效果相同，至于拉力的大小和力的方向都可以随意改变，多次来验证平行四边形法则．‎ ‎【变式4】　如图所示为“探究求合力的方法”的实验装置，则(　　)‎ ‎ A．实验中所用的两根细线越短越好 ‎ B．弹簧测力计的拉力方向必须与木板平行 ‎ C．实验中只需记录弹簧测力计拉力的大小 ‎ D．每次实验中两个分力间的夹角必须大于90°‎ ‎【典例5】　(2019·南通模拟)在“探究求合力的方法”实验中，把橡皮筋一端固定于P点，另一端(自由端)通过细绳套连接两只弹簧测力计，并将该端拉至O点，如图甲所示，此时弹簧测力计a的示数如图乙所示．‎ ‎　 　　　　　　　　　　甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　　　　丙 ‎(1)由图乙可知，弹簧测力计a的拉力F1的大小为________N.‎ ‎(2)实验记录纸如图丙所示，虚线为F1的作用线，实线为弹簧测力计b的拉力F2的图示．根据图中给出的标度，作出F1与F2的合力F，求得F＝________N.‎ ‎(3)如果保持拉力F1的方向不变，增大F2与F1间的夹角，使橡皮筋的自由端仍在O点，则________．‎ ‎ A．F1和F2均变大 B．F1和F2均变小 C．F1变大，F2变小 D．F1变小，F2变大 ‎【解析】　(1)弹簧秤最小刻度为0.1，所以读数应为4.00N(要求估读到0.01)　(2)根据图丙中的标度作出F1的图示，利用平行四边形法则作出两个力的合力，量得合力大小约为4.5N　(3)改变F1的方向，使橡皮筋的自由端仍在O点，要求合力大小不变，现增大F2与F1间的夹角，则两分力F2与F1的大小都增大．选项A正确．‎ ‎【答案】　(1)4.00　(2)如图　4.5(4.2～4.8)　(3)A ‎【点拨】　判断合力不变的情况下某一条件变化时两个分力大小方向的变化，可依据平行四边形法则进行作图，改变条件就可以很清晰地判断出两个分力的变化情况，而不必进行繁杂的计算．‎ ‎【变式5】　(2019·徐州模拟)在“探究力的平行四边形定则”实验中，某同学用两个弹簧测力计将橡皮筋的端点拉到点O后，作出了这两个拉力F1、F2的图示，再改用一个弹簧测力计将橡皮筋的端点拉到同一点O，此时弹簧测力计的示数F3＝5.0N.‎ ‎(1)关于本实验，下列说法错误的是________．‎ ‎ A．弹簧测力计应在使用前校零 ‎ B．在弹簧的弹性限度内，应使拉力适当大一些 ‎ C．弹簧测力计拉力方向应与木板平面平行 ‎ D．F1和F2的夹角越大越准确 ‎(2)在图中作出弹簧测力计拉力F3的图示．‎ ‎(3)以两个共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线表示的力是F4，则在F1、F2、F3和F4这四个力中该同学应该探究的是________这两个力的关系．‎ 考点3　共点力的平衡　A ‎(1)如果一个物体受到两个或者更多力的作用，这些力共同作用在同一点上，或者虽不作用在同一点上，但它们力的作用线的________交于一点，这样的一组力叫做________．‎ ‎(2)平衡状态是指物体处于________或________________________________的状态．‎ ‎(3)共点力作用下物体的平衡条件是________________．如果物体受两个力且平衡，这两个共点力必然________、________、________.若物体受三个力平衡，这三个共点力必然在同一平面内，且其中任何两个力的合力与第三个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，即任何两个力的合力必与第三个力平衡．‎ ‎【典例6】　(2019·宿迁模拟)如图所示，质量为m的木块静止在长木板上，木板与水平方向的夹角为θ，木块所受的摩擦力大小为(　　)‎ ‎ A．mgsinθ B．mgcosθ 要练说，得练看。看与说是统一的，看不准就难以说得好。练看，就是训练幼儿的观察能力，扩大幼儿的认知范围，让幼儿在观察事物、观察生活、观察自然的活动中，积累词汇、理解词义、发展语言。在运用观察法组织活动时，我着眼观察于观察对象的选择，着力于观察过程的指导，着重于幼儿观察能力和语言表达能力的提高。 C. D. ‎【解析】　分析物体受三个力：重力、斜面支持力和斜面对物体的静摩擦力，可以选择沿斜面方向和垂直于斜面方向进行分解，根据平衡条件可得木块所受的静摩擦力大小等于重力沿斜面方向的分力mgsinθ.选项A正确．‎ ‎【答案】　A ‎【点拨】　求解物体受力大小，一定要重视研究对象的选择和受力分析，灵活地选择互为垂直的方向进行分解，结合平衡条件就能快捷地进行求解．‎ ‎【变式6】　(2019·徐州模拟)如图所示，在力F的作用下，使同一桌子沿粗糙的水平面运动，其中桌子所受摩擦力最小的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　A　　　　　　B　　　 　　　C　　　　　　D ‎【典型7】　(2019·镇江模拟)如图所示，一个重为G的小球用两根细绳OA、OB拴住处于静止状态，绳OA是水平的，绳OB与竖直方向的夹角为θ，求两根绳对小球的拉力．‎ ‎【解析】　对小球进行受力分析，小球受到重力G、两根绳子的拉力FOA、FOB三个力的作用．小球处于平衡状态，所以FOA、FOB的合力与重力G大小相等方向相反，结合三角形和正交分解可得到：FOBsinθ＝FOA，FOBcosθ＝G，从而得到FOA＝Gtanθ，FOB＝.‎ ‎【答案】　Gtanθ和 ‎【点拨】　本题考查用力的合成或分解的方法求解物体平衡状态下的受力问题，本题可用合成法，也可用分解法(包括正交分解法)，要学会灵活运用．‎ ‎【变式7】　(2019·徐州模拟)如图所示，一个小球用两根细绳OA、OB拴住处于静止状态，绳OA水平，绳OB与竖直方向的夹角θ＝60°，若OA绳上的拉力为FA，OB绳上的拉力为FB，小球所受的重力为G，则下列判断正确的是(　　)‎ ‎ A．FA＞FB B．FB＞FA ‎ C．G＞FB D．G＞FA ‎►随堂练习　　‎ ‎1．(2019·扬州模拟)“力的合成的平行四边形定则”实验中体现的物理思想方法是(　　)‎ ‎ A．等效替代的方法 ‎ ‎ B．控制变量的方法 ‎ C．建立物理模型的方法 ‎ ‎ D．取微元的方法第1题图 ‎2．关于两个大小不变的共点力F1、F2与其合力F的关系，下列说法中正确的是(　　)‎ ‎ A．F大小随F1、F2间夹角的增大而增大 B．F大小随F1、F2间夹角的增大而减小 ‎ C．F大小一定比任何一个分力都大 D．F大小不能小于F1、F2中最小者 ‎“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。《说文解字》中有注曰：“师教人以道者之称也”。“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。只是司马迁笔下的“老师”当然不是今日意义上的“教师”，其只是“老”和“师”的复合构词，所表达的含义多指对知识渊博者的一种尊称，虽能从其身上学以“道”，但其不一定是知识的传播者。今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。　第3题图 宋以后，京师所设小学馆和武学堂中的教师称谓皆称之为“教谕”。至元明清之县学一律循之不变。明朝入选翰林院的进士之师称“教习”。到清末，学堂兴起，各科教师仍沿用“教习”一称。其实“教谕”在明清时还有学官一意，即主管县一级的教育生员。而相应府和州掌管教育生员者则谓“教授”和“学正”。“教授”“学正”和“教谕”的副手一律称“训导”。于民间，特别是汉代以后，对于在“校”或“学”中传授经学者也称为“经师”。在一些特定的讲学场合，比如书院、皇室，也称教师为“院长、西席、讲席”等。3．(2019·南通模拟)在“探究求合力的方法”的实验中，把橡皮条一端固定于P点，另一端通过细绳套连接两只弹簧秤，并使该端拉至O点，测得PO长为L，如图所示．则实验中(　　)‎ ‎ A．选取的细绳套适当长一些 死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。 B．只需要记录弹簧秤的读数 ‎ C．两根细绳套间的夹角尽可能大些 ‎ D．改用一只弹簧秤拉橡皮条时，只需使橡皮条的长度仍为L ‎4．(2019·宿迁模拟)如图所示，在“探究求合力的方法”实验中．下列说法正确的是(　　)‎ ‎　第4题图 ‎ A．某次实验中，在测量F1、F2和合力F时，只要弹簧两次伸长量相同即可 ‎ B．为减小实验误差，F1、F2的大小必须相等 ‎ C．为减小实验误差，F1、F2的夹角应为90°‎ ‎ D．在实验中，弹簧秤必须保持与木板平行，读数时视线要正对弹簧秤的刻度 ‎5．如图所示，水平地面上的行李箱重100N，手对行李箱竖直向上的拉力为80N，则行李箱对地面的压力为(　　)‎ ‎ A．20N B．80N C．120N D．180N 第5题图　　　　　　　第6题图 ‎6．(2019·南通模拟)如图所示，质量为m的滑块沿倾角为θ的光滑斜面下滑时，斜面对滑块的支持力大小为(　　)‎ ‎ A．mg B．mgsinθ C．mgcosθD．mgtanθ