第三章4第2课时力的效果分解法和力的正交分解法VIP免费

第2课时力的效果分解法和力的正交分解法[学习目标]1.学会根据力的效果分解力.2.初步理解力的正交分解法.3.会根据不同给定条件分解力．一、按效果分解力导学探究1．如果不受限制，分解同一个力能作出多少平行四边形？有多少组解？答案无数个无数组2．已知合力F和两分力的方向(如图1)，利用平行四边形定则，能作多少平行四边形？两分力有几组解？图1答案1个1组3．如图2甲所示，小明用斜向上的力拉行李箱，其简化图如图乙所示，拉力会产生两个效果，如何分解拉力，写出两个分力大小．图2答案如图所示，F1＝Fcosθ，F2＝Fsinθ4．如图3，将一质量为m的木块放在倾角为θ的斜面上，木块的重力产生哪两个效果，如何分解重力，写出两个分力的大小．图3答案一个效果使木块沿斜面下滑，另一个效果使木块压紧斜面．G1＝mgsinθ，G2＝mgcosθ知识深化1．按效果分解(1)分解原则：根据力的作用效果确定分力的方向，然后再画出力的平行四边形．(2)基本思路2．两种常见典型力的分解实例实例分析地面上物体受到斜向上的拉力F可分解为水平向前的力F1和竖直向上的力F2，F1＝Fcosθ，F2＝Fsinθ放在斜面上的物体的重力产生两个效果：一是使物体具有沿斜面下滑的趋势；二是使物体压紧斜面；F1＝mgsinα，F2＝mgcosα如图4所示，一质量分布均匀的小球静止在固定斜面和竖直挡板之间，各接触面均光滑，小球质量为m＝100g，按照力的效果作出重力及其两个分力的示意图，并求出各分力的大小．(g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图4答案见解析图0.75N1.25N解析把球的重力沿垂直于斜面和垂直于挡板的方向分解为力G1和G2，如图所示：G1＝Gtan37°＝100×10－3×10×0.75N＝0.75N；G2＝＝N＝1.25N.在日常生活中，力的分解有着广泛的应用，如图5甲用斧子把木桩劈开，已知两个侧面之间的夹角为2θ，斧子对木桩施加一个向下的力F时，产生了大小相等的两个侧向分力F1、F2，由图乙可得下列关系正确的是()图5A．F1＝F2＝B．F1＝F2＝C．F1＝F2＝D．F1＝F2＝答案A解析根据力的平行四边形定则，力F与它的两个分力如图所示，由几何关系知F1＝F2＝，故A正确．二、力的正交分解法1.力的正交分解法把力沿着两个经选定的互相垂直的方向分解的方法叫力的正交分解法．如图6所示，将力F沿x轴和y轴两个方向分解，则图6Fx＝FcosαFy＝Fsinα2．正交分解法求合力(1)建立直角坐标系：以共点力的作用点为坐标原点，直角坐标系x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上．图7(2)正交分解各力：将每一个不在坐标轴上的力分解到x轴和y轴上，并求出各分力的大小，如图7所示．(3)分别求出x轴、y轴上各分力的矢量和，即：Fx＝F1x＋F2x＋…，Fy＝F1y＋F2y＋….(4)求共点力的合力：合力大小F＝，设合力的方向与x轴的夹角为α则tanα＝.在同一平面内的三个力F1、F2、F3的大小依次为18N、40N、24N，方向如图8所示，求它们的合力．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图8答案50N，方向与F1相同解析建立直角坐标系，把F2分解F2x＝F2cos37°＝32NF2y＝F2sin37°＝24NFy＝F2y－F3＝0Fx＝F2x＋F1＝50N所以合力F＝Fx＝50N，方向与F1相同．如图9所示，甲、乙、丙三个物体质量相同，与地面间的动摩擦因数均相同，受到三个大小相同的作用力F，当它们滑动时，下列说法正确的是()图9A．甲、乙、丙所受摩擦力相同B．甲受到的摩擦力最大C．乙受到的摩擦力最大D．丙受到的摩擦力最大答案C解析将甲、乙图中的F沿水平方向和竖直方向正交分解，则三个物体对地面的压力分别为FN甲＝mg－Fsinθ，FN乙＝mg＋Fsinθ，FN丙＝mg，因它们均相对地面滑动，由Ff＝μFN知，Ff乙>Ff丙>Ff甲，故C正确．三、力的分解中定解条件讨论把力按照题中给定的条件分解．若代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段能构成平行四边形(或三角形)，说明合力可以分解成给定的分力，即有解；若不能，则无解．常见的有几种情况．已知条件分解示意图解的情况已知两个分力的方向唯一解已知一个分力的大小和方向唯一解已知一个分力(F2)的大小和另一个分力(F1)的方向①F2＜Fsinθ无解②F2＝Fsinθ唯一解③Fsinθ＜F2＜F两解④F2≥F唯一解一个成人与一个小孩分别在河的两岸拉一条船，船沿河岸前进，成...