2018_2019高中物理第三章研究物体间的相互作用微型专题力的合成与分解简单的共点力的

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1、微型专题力的合成与分解简单的共点力的平衡问题［学习目标］1.进一步理解力的效果分解法和正交分解法.2.理解什么是平衡状态，掌握共点力的平衡条件.3.会用合成法或正交分解法求解平衡问题.启迪思维探究重点重点探究一、共点力平衡的条件及三力平衡问题1.平衡状态：物体处于静止或匀速直线运动的状态.2.平衡条件：合外力等于0,即g=0.3.推论(1)二力平衡：若物体在两个力作用下处于平衡状态，则这两个力一定等大、反向.(2)三力平衡：若物体在三个共点力作用下处于平衡状态，则任意两个力的合力与第三个力等大、反向.(3)多力平衡：若物体在刀个共点力作用下处于平衡状态，则其中任意刀一1个

2、力的合力必定与第刀个力等大、反向.【例1】在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图1所示.仪器中一根轻质金属丝悬挂着一个金属球.无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度.风力越大，偏角越大•那么风力大小F跟金属球的质量刃、偏角0Z间有什么样的关系呢？答案0解析选取金属球为研究对象，它受到三个力的作用，如图甲所示.金属球处于平衡状态，这三个力的合力为零•可用以下两种方法求解.解法一力的合成法如图乙所示，风力尸和拉力用的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得F=ingtan解法二正交分解法以金属球为坐标原点，取水平方向为

3、/轴，竖直方向为y轴，建立直角坐标系，如图丙所示.由水平方向的合力E合和竖直方向的合力尺含分别等于零，即凡合=*sinB_F=0Fy含=/Sc()s0_解得F=/ngtdne.【考点】静态平衡问题分析【题点】三力平衡问题-方法归纳,物体在三个力或多个力作用下的平衡问题，一般会用到力的合成法、效果分解法或正交分解法，选用的原则和处理方法如下：1.力的合成法般用于受力个数为三个时(1)确定要合成的两个力；(2)根据平行四边形定则作岀这两个力的合力；(3)根据平衡条件确定两个力的合力与第三个力的关系(等大反向)；(4)根据三角函数或勾股定理解三角形.2.力的效果分解法般用于受力

4、个数为三个时(1)确定要分解的力；(2)按实际作用效果确泄两分力的方向；(3)沿两分力方向作平行四边形；(4)根据平衡条件确定分力及合力的大小关系；(5)用三角函数或勾股定理解直角三角形.3.正交分解法般用于受力个数为三个或三个以上时(1)建立直角坐标系；(2)正交分解各力；(3)沿坐标轴方向根据平衡条件列式求解.针对训练1如图2所示，光滑半球形容器固定在水平面上，0为球心.一质量为加的小滑块,在水平力尸的作用下静止于户点•设滑块所受支持力为尺，”与水平方向的夹角为(),下列关系正确的是()图2mgtanB・F=i昭tan0C.A="tD.A=z^tan"tan8答案A解

5、析方法一：合成法•滑块受力情况如图所示，由平衡条件知：e严万，尺=一些tanHsin方法二：正交分解法.将小滑块受的力沿水平、竖直方向分解，如图所示.mg=FSxF=Ecos0联立解得:F=mgtansin0・二、利用正交分解法分析多力平衡问题1•将各个力分解到“轴和y轴上，根据共点力平衡的条件：月=0,Fy=0.2.对八y轴方向的选择原则是：使尽可能多的力落在无、y轴上，需要分解的力尽可能少，被分解的力尽可能是已知力.3.此方法多用于三个或三个以上共点力作用下的物体平衡，三个以上共点力平衡一般要釆用正交分解法.【例2】如图3所示，物体的质量/77=4.4kg,用

6、与竖直方向成〃=37。的斜向右上方的推力把该物体压在竖直墙壁上，并使它沿墙壁在竖直方向上做匀速直线运动.物体与墙壁间的动摩擦因数〃=0.5,取重力加速度尸10N/kg,求推力F的大小.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)答案88N或40N解析若物体向上做匀速直线运动，则受力如图甲所示.Feos0=mg+fFsin（）=Rf=〃E』4.mg4.4X10故推力F=7~~:7_=7—nrvna'=88Ncos〃一“sin〃0.8—0.5X0.6若物体向下做匀速直线运动，受力如图乙所示.凡os0+f=mgEsin0=尺f'=uFs故推力户益N=40Nmg4.4X10〃+

7、〃sin0=O・8+O・5XO.6【考点】静态平衡问题分析【题点】多力平衡问题针对训练2（多选）如图4所示，建筑装修中，工人用质量为刃的磨石对斜壁进行打磨，当对磨石加竖直向上、大小为厂的推力时，磨石恰好沿斜壁向上匀速运动，已知磨石与斜壁之间的动摩擦因数为P,则磨石受到的摩擦力是（）A.（F—zz?0cos&C.u（厂一〃回cos（）答案ABB.〃（尸一陋）sin0D.pmg）【考点】共点力及平衡【题点】多力平衡问题三、利用解析法或图解法分析动态平衡问题1•动态平衡：是指平衡问题中的一部分力是变力，是动态力，力的大小和方向均要发