高中物理学业水平测试课件专题五力物体的平衡及实验

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1、主题内容要求力的合成、分解与共点力的平衡矢量和标量力的合成与分解共点力的平衡ⅠⅡⅠ实验与探究实验三：验证力的平行四边形定则Ⅱ一、力的合成1．力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下，用一个力的作用代替几个力的作用，这个力就是那几个力的“等效力”(合力)．力的平行四边形定则是运用“等效”观点，通过实验总结出来的共点力的合成法则．2．共点的两个力合力的大小范围是

2、F1－F2

3、≤F合≤F1＋F23．合力可能比分力大，也可能比分力小，也可能等于某一个分力．4．共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和，最小值可能为零．二、力

4、的分解1．力的分解遵循平行四边形定则，力的分解相当于已知对角线求邻边．2．两个力的合力唯一确定，一个力的两个分力在无附加条件时，从理论上讲可分解为无数组分力，但在具体问题中，应根据力实际产生的效果来分解．3．正交分解法：把一个力分解成两个互相垂直的分力，这种分解方法称为正交分解法．用正交分解法求合力的步骤：①首先建立平面直角坐标系，并确定正方向．②把各个力向x轴、y轴上投影，但应注意的是：与确定的正方向相同的力为正，与确定的正方向相反的为负，这样，就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向．③求在x轴上的各分力的代数和

5、Fx合和在y轴上的各分力的代数和Fy合．三、物体的受力分析1．对物体受力分析的一般思路(1)明确研究对象，研究对象可以是质点、结点、物体、物体系．(2)按顺序分析物体所受的力，一般可先按重力、弹力、摩擦力的次序分析，再分析其他力．(3)正确画出受力图，注意不同对象的受力图用隔离法分别画出，对于质点和不考虑力对物体的形变和转动效果的情况，可将各力平移至物体的重心上，即各力均从重心画起．(4)检验，防止错画力、多画力和漏画力．2．受力分析的注意事项(1)只分析研究对象所受的力，不分析研究对象对其他物体所施的力．(2)只分析根

6、据性质命名的力．(3)每分析一个力，都应找出施力物体．(4)合力和分力不能同时作为物体所受的力．四、共点力的平衡1．平衡状态物体处于静止或者保持匀速直线运动状态，叫做平衡状态．2．平衡条件物体所受的合外力为零：F合＝0.平衡条件常用的表达形式，在正交分解法中有3．平衡特点(1)二力平衡时，二力等值、反向、共线；(2)非平行三力平衡时，三力共面、共点且首尾相接围成三角形；(3)物体在多个共点力的作用下处于平衡状态，其中某一个力跟其余力的合力大小相等、方向相反、作用在一条直线上．同时这多个力可以构成一个封闭多边形．4．常用的

7、求解方法(1)解三角形法：这种方法主要用来解决三力平衡问题．根据平衡条件并结合力的合成或分解的方法，把三个平衡力转化为三角形的三条边，然后通过解这一三角形求解平衡问题．(2)正交分解法：建立直角坐标系，把各个力沿坐标轴方向分解，列出沿两坐标轴的方程，此时平衡条件可表示为：Fx＝F1x＋F2x＋…＋Fnx＝0，Fy＝F1y＋F2y＋…＋Fny＝0.五、实验：验证力的平行四边形定则实验原理：使一个力F的作用效果和两个力F1、F2的作用效果相同，让同一条一端固定的橡皮条先后伸长到某点，所以一个力F就是这两个力F1、F2的合力，

8、作出力F的图示，再作出两个力F1、F2的图示，根据平行四边形定则作出以F1、F2为邻边的平行四边形的对角线表示F合，比较F和F合的大小和方向是否相同．(1)两次拉橡皮条的结点一定要拉到同一位置．(2)用一个力F拉橡皮条时，作出力的图示，力的方向一定与橡皮条的方向在同一直线上．(单选Ⅱ)(2010年广东学业水平测试)一物体受到两个力的作用，大小分别是6N和4N．其合力F大小的范围是()A．2N≤F≤10NB．4N≤F≤10NC．6N≤F≤10ND．4N≤F≤6N解析：二力合成，合力的范围

9、F1－F2

10、≤F合≤F1＋F2，故

11、2N≤F≤10N.答案：A点评：本题属于“理解”层次，理解合力的范围．(单选Ⅰ)如下图所示，拖拉机拉着耙耕地，拉力F与水平方向成α角，若将该力沿水平和竖直方向分解，则它的水平分力为()A．FsinαB．FcosαC．FtanαD．Fcotα解析：由力的平行四边形定则，水平分力为Fcosα.答案：B点评：熟练应用力的合成和分解以及合成与分解中的一些规律，是解决本题的根本．(单选Ⅱ)如图所示，细绳OA和OB悬挂着一物体P，细绳BO水平，那么关于细绳AO和BO拉力情况，下列判断正确的是()A．OA绳拉力小于OB绳的拉力B．OA

12、绳拉力大于OB绳的拉力C．OA绳的拉力和OB绳的拉力均小于重物P的重力D．OA绳的拉力和OB绳的拉力均大于重物P的重力解析：受力分析如下图，FOA为直角三角形的斜边，大于直角边FOB，而FOA与FOB的合力与G等大反向，FOA＞G，由于角度未知，FOB与G无法比较．答案：B点评：本题属于“应用”层次，考查受力分析的方