2014年高中物理金牌解析学案：3.5《力的分解》（新人教版必修1）.doc

3.5 力的分解 【学习目标 细解考纲】 1.知道力的分解是力的合成的逆运算。 2.通过实验探究，理解从力的实际作用效果分解力，并能用力的分解分析日常生活中的问题。 3.会用图解法求分力，用直角三角形知识计算分力。 【知识梳理 双基再现】 力的分解是力的合成的______________，同样遵守____________定则，同一个力，如果没有其它限制，可以分解为_______________对大小、方向不同的分力。对一个实际问题，要根据力的________来分解。一个力分解为互成角度的两个力时，要有确定的解必须已知两个分力的_______或一个分力的_______。 【范例精析】 例1.质量为 10㎏的物体放在倾角为 30°的斜面上．用图示法求出重力沿斜面和垂直于斜面的两个分力（ g=10N/㎏） 解析：本题的情景如图3-5-2所示。 选取标度为1㎝代表50N。以重力G为对角线作平行四边形，分别测量代表G1和G2的两邻边的长度，得G1=50N×1.0cm/1cm=50N； G2=50N×1.73cm/1cm=87N 拓展：应用图解法时应该注意标度要定得合理，平行四边形的对边要平行，线段要细而直。边长的测量要估读到毫米后面一位。 例2．如在图3-5-3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L1、L2、L3，求支架两杆所受的力． ? 解析：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，则弹簧会被拉长，表示此杆受的是拉力．若将杆BO换成弹簧，则弹簧会被压缩，说明此杆受的是压力．这就是灯对支架O端拉力的两个分力所产生的实际效果．判断出两个分力的方向，那么根据平行四边形定则很容易得出杆受到沿杆向外的拉力: F1=L1T/L3=L1G/L3 杆BO受到沿杆向内的压力 F2=L2T/L3=L2G/L3 拓展：根据平行四边形定则作出合力和分力的关系图后，要充分利用数学知识来求解。一般可利用相似三角形（如本题），也可利用三角函数。例如如图3－5－4所示， AB是一轻杆，BC是一轻绳。在B端施加一作用力F，F的大小为100N。方向竖直向下。求：轻绳和轻杆上所受力的大小。（轻绳与墙壁的夹角为60o） ?将F沿AB方向、CB方向进行分解，根据力的图形，由几何关系可得： ?F1=Ftanθ=Ftan60°=100 N ?F2=F/cosθ=F/cos60°=200N 根据二力平衡可知：BC绳中的拉力大小为200N；AB杆中的压力大小为100N。 例3．如图3－5－5所示，物体静止在光滑水平面上，受到一个水平恒力F1的作用，要使物体在水平面上沿OA方向作直线运动，OA与水平方向成θ角，则对物体施加的这个力F2的最小值是多大？方向如何？ ??? 解析：根据力的平行四边形定则，物体受到的合力沿0A方向，则另一个力F2有大小、方向不同的若干个解，在这些解的当中有一个最小值，这个力的方向与合力方向垂直。如右上图所示。由几何关系可得F2=F1sinθ。 拓展：解决合力与分力关系的问题，要根据力的平行四边形定则正确画出力的图示，并注意观察图形的动态变化过程，在变化的过程中找到一些量之间的关系使问题得到解决。 例如：细线下挂一个质量为m的小球,现用一个力F拉小球使悬线偏离竖直方向θ角并保持不变,如图3－5－6所示,拉力F的最小值F=G1=mgsinθ,方向垂直于绳子向上 【小试身手 轻松过关】 1.下列说法中正确的是（ ） A.一个2 N的力可分解为7 N和4 N的两个分力 B.一个2 N的力可分解为9 N和9 N的两个分力 C.一个6 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 D.一个8 N的力可分解为4 N和3 N的两个分力 2.要把一个已知力F分解为两个分力F1和F2，在下列哪些情况下可以得到唯一的解？ A.已知F1和F2的方向 B. 已知F1或F2的大小和方向 C. 已知F1的方向和F2的大小 D. 已知F1和F2的大小 3.将一个大小为10 N的力分解为两个分力，如果已知其中的一个分力的大小为15 N，则另一个分力的大小可能是（ ） A. 5 N B. 10 N C. 15 N D. 20 N 4.在光滑的斜面上自由下滑的物体所受的力为（ ） A.重力的斜面的支持力 B.重力、下滑力和斜面的支持力 C.重力和下滑力 D.重力、下滑力、