2025届高三物理一轮复习精品课件第二章相互作用第2讲力的合成与分解

这是一份2025届高三物理一轮复习精品课件第二章相互作用第2讲力的合成与分解，共60页。PPT课件主要包含了夯实必备知识，研透核心考点，提升素养能力等内容，欢迎下载使用。
1.会用平行四边形定则及三角形定则求合力。 2.能利用效果分解法和正交分解法计算分力。3.能应用力的合成与分解的知识，分析实际问题。
1.思考判断(1)合力和分力可以同时作用在一个物体上。( )(2)两个力的合力一定比其分力大。( )(3)当一个分力增大时，合力一定增大。( )(4)几个力的共同作用效果可以用一个力来替代。( )(5)一个力只能分解为一对分力。( )(6)两个大小恒定的力F1、F2的合力的大小随它们夹角的增大而减小。( )(7)互成角度的两个力的合力与分力间一定构成封闭的三角形。( )
2.物体在五个共点力的作用下保持平衡，如图所示。其中F5大小为10 N，方向水平向右。若撤去力F5，保持其余四个力不变，此时的合力为F；若将F5转过120°，此时的合力为F′，则F与F′大小之比为(　　)
3.如图所示，吊环比赛中体操运动员双臂缓慢对称撑开，两吊绳的张角逐渐增大的过程中，以下说法正确的是(　　)A.每根吊绳的拉力变小B.每根吊绳的拉力变大C.两吊绳对运动员拉力的合力变小D.两吊绳对运动员拉力的合力变大解析　根据平衡条件，两吊绳对运动员拉力的合力与重力大小相等、方向相反，则两吊绳的张角逐渐增大的过程中，两吊绳对运动员拉力的合力不变，故C、D错误；根据平衡条件2FTcs θ＝mg，当两吊绳的张角逐渐增大，则绳与竖直方向的夹角θ增大，则绳拉力增大，故A错误，B正确。
考点二　力的分解的两种常用方法
考点三　“活结”和“死结”与“动杆”和“定杆”的问题
1.共点力合成的常用方法(1)作图法(2)计算法
2.几种特殊情况的共点力的合成
3.两个共点力的合力的最大值与最小值(1)当两个力方向相同时，合力最大，Fmax＝F1＋F2。(2)当两个力方向相反时，合力最小，Fmin＝|F1－F2|。(3)合力大小的变化范围为|F1－F2|≤F≤F1＋F2。
4.三个共点力的合力的最大值与最小值(1)最大值：当三个分力同方向时，合力最大，即Fmax＝F1＋F2＋F3。(2)最小值：如果一个力的大小处于另外两个力的合力大小范围内，则其合力的最小值为零，即Fmin＝0；如果不处于，则合力的最小值等于最大的一个力减去另外两个力的大小之和，即Fmin＝F1－(F2＋F3)(F1为三个力中最大的力)。
例1 (2023·6月浙江选考，6)如图1所示，水平面上固定两排平行的半圆柱体，重为G的光滑圆柱体静置其上，a、b为相切点，∠aOb＝90°，半径Ob与重力的夹角为37°，已知sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，则圆柱体受到的支持力Fa、Fb大小为(　　)A.Fa＝0.6G，Fb＝＝0.4G，Fb＝＝0.8G，Fb＝＝0.6G，Fb＝0.8G
解析　以圆柱体为研究对象，受力分析如图所示，两侧半圆柱体对圆柱体的支持力的合力与重力等大反向，结合几何关系可知Fa＝Gsin 37°＝0.6G，Fb＝Gcs 37°＝0.8G，D正确。
1.(多选)两个力F1和F2之间的夹角为θ，其合力为F。以下说法正确的是(　　)
A.合力F总比分力F1和F2中的任何一个力都大B.若F1和F2大小不变，θ角减小，合力F一定增大C.若夹角θ不变，F1大小不变，F2增大，合力F可能减小D.若F1和F2大小不变，合力F与θ的关系图像如图2所示，则任意改变这两个分力的夹角，能得到的合力大小的变化范围是2 N≤F≤10 N
2.(2024·重庆一中月考)如图3所示为某同学设计的简易晾衣装置，一轻绳两端分别固定于天花板上A、B两点，通过光滑轻质动滑轮和另一根轻绳将衣物竖直悬挂在空中，两根轻绳所能承受的最大拉力相同，若晾晒的衣物足够重时绳OC先断，则(　　)
A.α120°　　　　D.不论α为何值，总是绳OC先断
1.力的分解的两种常用方法(1)按照力的实际作用效果分解
2.力的分解方法选取原则(1)一般来说，当物体受到三个或三个以下的力时，常按效果进行分解，若这三个力中，有两个力互相垂直，优先选用正交分解法。(2)当物体受到三个以上的力时，常用正交分解法。
例2 如图5所示，用两根承受的最大拉力相等、长度不等的细绳AO、BO(AO>BO)悬挂一个中空铁球，当在球内不断注入铁砂时，则(　　)A.绳AO先被拉断 　 B.绳BO先被拉断C.绳AO、BO同时被拉断 　 D.条件不足，无法判断
角度　　按照力的作用效果分解
解析　依据力的作用效果将铁球对结点O的拉力分解，如图所示，根据平行四边形定则可得FB>FA，又因为两绳承受的最大拉力相等，故当在球内不断注入铁砂时，绳BO受到的拉力先达到最大值，绳BO先断，故B正确。
3.有一种瓜子破壳器其简化截面如图6所示，将瓜子放入两圆柱体所夹的凹槽之间，按压瓜子即可破开瓜子壳。瓜子的剖面可视作顶角为θ的扇形，将其竖直放入两完全相同的水平等高圆柱体A、B之间，并用竖直向下的恒力F按压瓜子且保持静止，若此时瓜子壳未破开，忽略瓜子重力，不考虑瓜子的形状改变，不计摩擦，若保持A、B距离不变，则(　　)A.圆柱体A、B对瓜子压力的合力为零B.顶角θ越大，圆柱体A对瓜子的压力越小C.顶角θ越大，圆柱体A对瓜子的压力越大D.圆柱体A对瓜子的压力大小与顶角θ无关
角度　　力的正交分解法
4.(2024·广东惠州一模)在科学研究中，人们利用风速仪测量风速的大小，其原理如图8所示。仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球。若某次受到沿水平方向来的风时，稳定后，金属丝偏离竖直方向夹角为θ。已知风力F与风速v的大小关系为F＝kv2，k为常量，金属球的质量为m，重力加速度为g，则风速大小为(　　)
角度　　“活结”和“死结”模型分析
例4 如图9所示，将三段轻绳相结于O点，其中OA绳的一端拴在墙上，OB绳的下方悬挂甲物体，OC绳跨过光滑定滑轮悬挂乙物体。OC绳与竖直方向的夹角为α＝70°。OA绳与竖直方向的夹角为β(未知)。若甲、乙两物体的质量均为m＝2 kg，重力加速度g取10 m/s2，sin 55°≈0.82。根据所学的知识，不需计算，推理出OA绳的拉力约为(　　)A.16 NB.23 NC.31 ND.41 N
解析　甲、乙两物体的质量均为m＝2 kg，则OC绳的拉力与OB绳的拉力均为20 N，这两个力的合力与OA绳的拉力大小相等，方向相反。由几何关系可知OC绳的拉力与OB绳的拉力夹角为110°，而夹角为120°大小均为20 N的两个力的合力大小为20 N，所以OC绳的拉力与OB绳的拉力的合力略比20 N大。由于OA绳的拉力大小等于OC绳与OB绳拉力的合力，所以可推理出OA绳的拉力约为23 N，故B正确。
角度　　“动杆”和“定杆”模型分析
例5 (多选)(2024·山东济南外国语学校期末)图11甲中，轻杆AB一端与墙上的光滑的铰链连接，另一端用轻绳系住，绳、杆之间夹角为30°，在B点下方悬挂质量为m的重物。图乙中，轻杆CD一端插入墙内，另一端装有小滑轮，现用轻绳绕过滑轮挂住质量为m的重物，绳、杆之间夹角也为30°。甲、乙中杆都垂直于墙，两图中重物都静止，则下列说法中正确的是(　　)
(1)　　　　　　　　　(2)
6.一质量为m的小球通过短轻绳悬挂在光滑铰链上，光滑铰链(不计质量)与轻杆连接，轻杆通过光滑铰链分别与固定点O和O′连接，如图12所示。已知两轻杆与水平地面和竖直墙壁的夹角都为30°，重力加速度为g，则下面轻杆和上面轻杆受到铰链的作用力大小分别为(　　)
对点练1　共点力的合成1.(2023·重庆卷，1)矫正牙齿时，可用牵引线对牙施加力的作用。若某颗牙齿受到牵引线的两个作用力大小均为F，夹角为α(如图1所示)，则该牙所受两牵引力的合力大小为(　　)
2.如图2所示是由F1、F2、…、F6六个力分别首尾相连构成的几何图形，已知F4＝10 N，方向水平向右，则这六个力的合力的大小和方向为(　　)A.10 N，水平向左B.30 N，水平向右C.10 N，水平向右D.20 N，水平向右解析　由矢量的叠加可知F1、F2、F3三个力的合力等于F4，F5、F6两个力的合力等于F4，则这六个力的合力的大小为F合＝3F4＝30 N，方向水平向右，故B正确，A、C、D错误。
3.如图3所示，某物体同时受到共面的三个共点力作用，坐标纸小方格边长的长度对应1 N大小的力。甲、乙、丙、丁四种情况中，关于三个共点力的合力大小，下列说法正确的是(　　)A.甲图最小B.乙图为8 NC.丙图为5 ND.丁图为1 N
对点练2　力的分解的两种常用方法4.(2023·广东卷，2)如图4所示，可视为质点的机器人通过磁铁吸附在船舷外壁面检测船体。壁面可视为斜面，与竖直方向夹角为θ。船和机器人保持静止时，机器人仅受重力G、支持力FN、摩擦力Ff和磁力F的作用，磁力垂直壁面。下列关系式正确的是(　　)A.Ff＝GB.F＝FNC.Ff＝Gcs θD.F＝Gsin θ
解析　如图所示，将重力垂直于斜面方向和沿斜面方向分解，由平衡条件得，沿斜面方向Ff＝Gcs θ，垂直斜面方向F＝Gsin θ＋FN，故C正确，A、B、D错误。
5.(2024·陕西渭南模拟)如图5所示是安装工人移动空调外机的情境。两工人分别在与窗户边缘等高的M、N两点通过1、2两根绳子使空调外机静止在P点，此时P点到M点的距离小于P点到N点的距离，绳子质量忽略，若用F1、F2分别表示PM、PN的拉力，则(　　)A.F1的水平分力小于F2的水平分力B.F1的水平分力大于F2的水平分力C.F1的竖直分力小于F2的竖直分力D.F1的竖直分力大于F2的竖直分力
解析　设1、2两绳子与竖直方向夹角分别为α、β，对空调外机受力分析可知，水平方向F1sin α＝F2sin β，即F1的水平分力等于F2的水平分力，选项A、B错误；因αF2，则两个力的竖直分量满足F1cs α>F2cs β，选项C错误，D正确。
6.如图6所示，开口向下的“　 ”形框架两侧竖直杆光滑固定，上面水平横杆中点固定一定滑轮。两侧杆上套着的两滑块用轻绳绕过光滑定滑轮相连，并处于静止状态，此时连接滑块A的绳与水平方向夹角为θ，连接滑块B的绳与水平方向的夹角为2θ，则A、B两滑块的质量之比为(　　)A.1∶2cs θB.2cs θ∶1C.2sin θ∶1D.1∶2sin θ
对点练3　“活结”和“死结”与“定杆”和“动杆”的问题7.(2024·上海市大同中学月考)水平横梁一端A插在墙壁内，另一端装有一小滑轮B，轻绳的一端C固定于墙壁上，另一端跨过滑轮后悬挂一重力为G＝100 N的重物，∠CBA＝30°，如图7所示，则滑轮受到轻绳的作用力的大小为(　　)
解析　由题意可得，对B点受力分析如图所示，滑轮受到绳子的作用力应为图中两段绳中拉力F1和F2的合力F，因同一根绳张力处处相等，大小都等于重物的重力，即F1＝F2＝G＝100 N，由于拉力F1和F2的夹角为120°，则由几何知识得F＝100 N，所以滑轮受绳的作用力为100 N，故C正确。
8.如图8，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态。如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是(　　)A.绳的右端上移到b′，绳子拉力变小B.将杆M向左移一些，绳子拉力变小C.换用稍长一些的轻质晾衣绳，绳子拉力变小D.绳的两端高度差越小，绳子拉力变小
9.如图9所示，图甲中X轴和Y轴相互垂直，图乙中X′轴和Y′轴的夹角为127°。已知力F＝25 N，sin 37°＝0.6，下列关于力F的说法正确的是(　　)
A.图甲中力F沿X轴的分力为15 NB.图甲中力F沿Y轴的分力为20 NC.图乙中力F沿X′轴的分力为20 ND.图乙中力F沿Y′轴的分力为18.75 N
10.(2024·广东茂名模拟)2023年春节，为增加节日的喜庆气氛，某街道两旁用如图10所示的装置挂上了大红灯笼。OA、OC为轻绳，OA与竖直墙壁的夹角为53°，OB为轻弹簧，弹簧的劲度系数为1 000 N/m，弹簧处于水平方向上，已知灯笼质量为6 kg，sin 53°＝0.8，重力加速度大小g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　)A.弹簧可能处于拉伸状态，也可能处于压缩状态B.弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小为30 NC.弹簧的形变量为8 cmD.轻绳OA上的弹力大小为50 N
解析　以O点为研究对象，轻绳OC对O点的拉力方向竖直向下，轻绳OA对O点的拉力方向沿OA指向左上方，则弹簧对O点的弹力方向应为水平向右，所以弹簧应处于压缩状态，故A错误；弹簧和轻绳OA对O点的作用力大小与轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小相等、方向相反，轻绳OC对O点竖直向下的拉力大小等于灯笼重力大小，即FOC＝mg＝60 N，故B错误；根据共点力的平衡条件和力的正交分解可得，水平方向上有FOAsin 53°＝kx，竖直方向上有FOAcs 53°＝mg，两式联立解得FOA＝100 N，x＝0.08 m＝8 cm，选项C正确，D错误。