1、4力的合成和分解力的合成和分解 目标体系构建 明确目标 梳理脉络 【学习目标】 1知道合力和分力的概念。 2知道力的合成和分解的概念，知道力的分解与合成互为逆运算。 3理解平行四边形定则，会用图解法和计算法进行力的合成和分解。 4知道矢量和标量的概念及其区别。 【思维脉络】 课前预习反馈 教材梳理 落实新知 知识点 1 合力和分力 1共点力 几个力如果都作用在物体的_同一点_， 或者它们的作用线_相交于一点_， 这几个力 叫作共点力。 2合力与分力 假设一个力单独作用的_效果_跟某几个力共同作用的_效果_相同， 这个力就叫作那 几个力的_合力_，这几个力叫作那个力的_分力_。 3合力与分力的关
2、系 合力与分力之间是一种_等效替代_的关系， 合力作用的_效果_与分力_共同作用的 效果_相同。 知识点 2 力的合成和分解 1力的合成：求_几个力的合力_的过程。 2力的分解：求_一个力的分力_的过程。 3平行四边形定则：在两个力合成时，以表示这两个力的有向线段为_邻边_作平行 四边形，这两个邻边之间的_对角线_就代表合力的大小和方向，如图所示，_F_表示 F1 与 F2的合力。 4如果没有限制，同一个力 F 可以分解为_无数_对大小、方向不同的分力。 5两个以上共点力的合力的求法：先求出任意两个力的合力，再求出这个合力与第三 个力的合力，直到把_所有的力_都合成进去，最后得到的结果就是这些
3、力的合力。 知识点 3 矢量和标量 1矢量：既有大小又有方向，相加时遵从_平行四边形定则_的物理量。 2标量：只有大小，没有方向，相加时遵从_算术法则_的物理量。 预习自测 判一判 (1)两个力的合力一定等于这两个力的代数和。( ) (2)两个力的合力一定大于其中任意一个力的大小。( ) (3)两个力的合力的方向可能与两个分力的方向都不相同。( ) (4)分力与合力是同时作用在物体上的。( ) (5)将一个已知力进行分解，得到的分力是唯一的。( ) (6)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同。( ) 选一选 如图所示，吊环运动员在体操比赛过程的四个静止动作中，两侧吊绳所受 拉力最小的是(
4、D ) 解析：两侧拉力的合力大小等于人的重力，由力的合成法则知，两侧绳的夹角越小， 其吊绳所受拉力越小，故选 D。 想一想 我们不可能直接用双手把一段圆木掰成两半， 但若我们使用斧子， 就很容易将圆木向两 边劈开(如图)。仔细观察你会发现，斧子的横截面就像是两个背靠背黏合在一起的斜面。斧 子这种独特的形状能够将一个较小的力分解成两个较大的分力。 想一想， 这是什么原因呢？ 解析：当合力一定时，分力的大小和方向将随着分力间夹角的改变而改变。两个分力间 的夹角越大，分力也就越大(如图)。 刀、斧等工具正是利用了这一道理。将刀斧的刃做薄， 使其锋利；将其背适当做厚，使劈开物体的分力之间的夹角较大，产
5、生的分力也就越大。 课内互动探究 细研深究 破疑解难 探究 合力与分力 情境导入_ 如图所示是大家都很熟悉的“曹冲称象”的故事。 图中曹冲根据什么得到大象和船上石头的重力相等？其中包含什么思想方法？请你结 合生活经验再举一个相似的例子。 提示：在船的吃水线相同的情况下，一头大象的重力与一堆石头的重力相当。其中包含 了等效替代的思想方法，即一头大象和一堆石头的作用效果相同。结合生活经验举例：一桶 水可以由一个成年人单独提起， 也可以由两个小孩共同提起。 两个小孩对水桶的作用效果与 一个成年人对水桶的作用效果相同。 要点提炼_ 1合力与分力的相关性 2合力与分力间的大小关系 当两分力 F1、F2大
6、小一定时 (1)两力同向时合力最大：FF1F2，方向与两力同向； (2)两力方向相反时，合力最小：F|F1F2|，方向与两力中较大的力同向。 (3)两力夹角为 时， 如图， 合力随 的增大而减小， 合力大小的范围是： |F1F2|FF1 F2。 典例剖析_ 典题 1 关于合力与其两个分力的关系，正确的是( D ) A合力与分力同时作用在物体上 B合力的大小随两分力夹角的增大而增大 C合力的大小一定大于任意一个分力 D合力的大小可能大于大的分力，也可能小于小的分力 思路引导：解答本题时需要把握以下两点： (1)合力与分力作用效果相同，但不同时作用在物体上； (2)合力与分力遵循平行四边形定则。
7、解析：合力与分力的作用效果相同，它们并不是同时作用在物体上，选项 A 错误；根 据平行四边形定则可知：两个共点力的合力的大小不一定大于小的分力，如下图甲，也不一 定小于大的分力，如下图乙；合力的大小也不随夹角的增大而增大如下图丙；并且也不一定 大于任意一个分力。故 D 正确，B、C 错误。 思维升华：合力与分力是等效替代关系，对物体进行受力分析时，不能同时分析合力 与分力。 合力可能大于某一分力，可能小于某一分力，也可能与某一分力大小相等。 对点训练_ 1(多选)(2019 陕西省汉滨区高一上学期期中)如图，一个大人单独提起一桶水和两个 小孩共同提起同一桶水，则下列说法正确的是( AD ) A
8、大人的拉力可以看作两个小孩拉力的合力 B大人拉力一定等于两个小孩拉力大小之和 C两个小孩两手臂夹角 越大，则拉力越小 D两个小孩两手臂夹角 越大，则拉力越大 解析： 大人的拉力与两小孩的拉力效果相同， A 正确； 由共点力的合成法则知合力一定， 夹角越大，分力越大，故 B、C 错误，D 正确。 探究 求合力的方法 情境导入_ 两人同拉(或推)一辆车如下图所示，每人用力的大小都是 100 N，车受到的合力一定是 200 N 吗？ 提示：不一定。两个力的合力应根据平行四边形定则，用作图或者计算的方法求得。 要点提炼_ 1作图法 根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，然后用测量工具测量出合力的
9、大小、 方向，具体操作流程如下： 2计算法 可以根据平行四边形定则作出分力及合力的示意图， 然后由几何知识求解对角线， 即为 合力。 以下为求合力的两种特殊情况： 类型 作图 合力的计算 两分力相 互垂直 大小：F F21F22 方向：tan F1 F2 两分力等大， 夹角为 大小：F2F1cos 2 方向：F 与 F1夹角为 2 (当 120 时，F1F2F) 特别提醒 (1)在力的合成中分力是实际存在的，每一个分力都有对应的施力物体，而合力没有与 之对应的施力物体。 (2)合力为各分力的矢量和，合力可以大于两个分力中的任何一个力，也可以小于两分 力中的任何一个力，还有可能和分力大小相等。
10、典例剖析_ 典题 2 (2019 山东省德州市高一上学期检测)2018 年 10 月 23 日通车的港珠澳 大桥是一座跨海大桥，连接香港大屿山、澳门半岛和广东省珠海市，全长为 49.968 千米， 主体工程“海中桥隧”长 35.578 千米，其中海底隧道长约 6.75 千米，桥梁长约 29 千米。桥 梁采用斜拉索式，假设斜拉桥中一对钢索与竖直方向的夹角是 30 ，如图乙所示，每根钢索 中的拉力都是 3104牛，那么它们对塔柱形成的合力有多大？方向如何？ 思路引导：本题可用作图法或计算法求解。 (1)作图法简单、直观，是物理学中常用的方法之一，但不够精确。 (2)在应用计算法时，要画出力的合成的
11、示意图。 (3)两力夹角为特殊角(如 120 、90 等)时，应用计算法求合力更简单。 解析： 把两根钢索的拉力看成沿钢索方向的两个分力， 以它们为邻边画出一个平行四边 形，其对角线就表示它们的合力。由对称性可知，合力方向一定沿塔柱竖直向下。下面用两 种方法计算这个合力的大小： 解法一：作图法 如下图甲所示，自 O 点引两根有向线段 OA 和 OB，它们跟竖直方向的夹角都为 30 。 取单位长度为 1104 N，则 OA 和 OB 的长度都是 3 个单位长度，作出平行四边形和对角线 OC。 量得对角线OC长为5.2个单位长度， 所以合力的大小为F5.21104 N5.2104 N。 解法二：计
12、算法 根据这个平行四边形是一个菱形的特点，如图乙所示，连接 AB，交 OC 于 D，则 AB 与 OC 互相垂直平分，即 AB 垂直于 OC，且 ADDB、OD1 2OC，考虑直角三角形 AOD， 其AOD30 ，而 ODOC/2，则有 F2F1cos 30 23104 3 2 N5.2104 N。 答案：5.2104 N 方向竖直向下 思维升华：(1)作图时，合力、分力要共点，实线、虚线要分清，标度要唯一且适当。 (2)作图法和计算法均为矢量运算的通用方法。 对点训练_ 2如图所示，两个人共同用力将一个牌匾拉上墙头。其中一人用了 450 N 的拉力，另 一个人用了 600 N 的拉力，如果这
13、两个人所用拉力的夹角是 90 ，求它们的合力。 答案：750 N，与较小拉力的夹角为 53 解析：1.作图法 如图所示，设定单位长度表示 150 N 的力，用一个点 O 代表牌匾，两拉力之间的夹角 为 90 ，依题意作出力的平行四边形。用刻度尺量出平行四边形的对角线长为图示线段的 5 倍，故合力大小为 F1505 N750 N，用量角器量出合力 F 与 F1的夹角 53 2计算法 设 F1450 N，F2600 N，合力为 F。 由于 F1与 F2间的夹角为 90 ，根据勾股定理得 F 45026002 N750 N 合力 F 与 F1的夹角 的正切 tan F2 F1 600 450 4 3
14、 所以 53 探究 力的分解(效果分解法) 情境导入_ 如图所示，取一根细线，将细线的一端系在左手中指上，另一端系上一个重物。用一支 铅笔的一端顶在细线上的某一点，使铅笔保持水平，铅笔的另一端置于手掌心，细线的下段 竖直向下。重物竖直向下拉细线的力产生什么作用效果？ 提示：重物竖直向下拉细线的力会产生两个效果：沿着上边斜线方向斜向下拉紧细线， 沿着铅笔方向向左压紧铅笔。 要点提炼_ 1力的效果分解法的一般思路 2常见实例分析 实例 产生效果分析 拉力 F 一方面要使物体沿水平地面前进，另一方面向上提物体，因此 拉力 F 可分解为水平向前的力 F1和竖直向上的力 F2 物体的重力产生两个效果：一
15、是使物体具有沿斜面下滑趋势的分力 F1；二是使物体压紧斜面的分力 F2，F1mgsin ，F2mgcos 球的重力产生两个效果： 一是使球压紧板的分力 F1； 二是使球压紧斜 面的分力 F2。F1mgtan ，F2 mg cos 球的重力产生两个效果： 一是使球压紧竖直墙壁的分力 F1； 二是使球 拉紧悬线的分力 F2。F1mgtan ，F2 mg cos 物体的重力产生两个效果：一是使物体拉紧 AO 线的分力 F1；二是使 物体拉紧 BO 线的分力 F2。F1F2 mg 2sin 质量为 m 的物体被支架悬挂而静止， 其重力产生两个效果： 一是拉伸 AB 的分力 F1；二是压缩 BC 的分力
16、 F2。F1mgtan ，F2 mg cos 典例剖析_ 典题 3 如下图所示，重力为 G 的物体放在倾角为 的光滑斜面上，分别被垂 直斜面的挡板(如甲图)和竖直放置的挡板(如乙图)挡住。根据力的作用效果，试对两个图中 物体的重力进行分解，作出示意图，并求出两分力的大小。 思路引导：对一个确定的物体所受的力进行分解时，应考虑实际效果，进行有意义的分 解。 本题中由于挡板的方位不同， 重力产生的两个分力的方向也不同。 要注意根据力的实际 作用效果确定两个分力的方向。 解析：分解示意图如图所示，甲图中两分力大小分别为 G1Gsin ，G2Gcos 乙图中两分力大小分别为 G1Gtan ，G2 G
17、cos 思维升华：按力的作用效果分解时，准确确定两个分力的方向是关键，作出平行四边形 后常用三角函数、相似三角形等数学知识求解。 对点训练_ 3(2019 上海交通大学附中高一上学期期末)下图中按力的作用效果分解正确的是 ( A ) 解析：按力的作用效果分解如图(1)(2)(3)(4)所示，故选 A。 探究 力的分解(正交分解法) 情境导入_ 如图所示，人拉物块向前加速运动，请思考： (1)物块受几个力？根据平行四边形定则求这几个力的合力简便吗？ (2)用正交分解法求合力时，如何建立坐标系让计算时简单？ 提示：(1)物块受到重力、支持力、摩擦力以及拉力四个力的作用。用平行四边形定则 求合力的话
18、，会很烦琐。 (2)建立坐标系时，应使尽可能多的力与坐标轴重合。 要点提炼_ 1定义：在许多情况下，根据力的实际作用效果，我们可以把一个力分解为两个相互 垂直的分力。把力沿着两个选定的互相垂直的方向分解，叫力的正交分解法。 2适用情况：适用于计算三个或三个以上力的合成。 3步骤： (1)建立坐标系：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。 (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，并在图上注明，用符号 Fx和 Fy表示，如图所示。 (3)在图上标出力与 x 轴或力与 y 轴的夹角，然后列出 Fx、Fy的数学表达式
19、，与两轴重 合的力不需要分解。 (4)分别求出 x 轴、y 轴上各力的分力的合力，即： FxF1xF2x FyF1yF2y (5)求共点力的合力：合力大小 F F2xF2y，合力的方向与 x 轴的夹角为 ，则 tan Fy Fx，即 arctan Fy Fx。 典例剖析_ 典题 4 在同一平面内共点的四个力 F1、F2、F3、F4的大小依次为 19 N、40 N、 30 N 和 15 N，方向如图所示，求它们的合力。 思路引导：应用正交分解将各力先分解，再合成，在建立坐标系时尽量使各力与坐标轴 的夹角为特殊角。 解析：本题若连续运用平行四边形定则求解，需解多个斜三角形，一次又一次确定合力 的大
20、小和方向，计算过程十分复杂。为此，可采用力的正交分解法求解此题。 如图甲建立直角坐标系，把各个力分解到两个坐标轴上，并求出 x 轴和 y 轴上的合力 Fx和 Fy，有 FxF1F2cos 37 F3cos 37 27 N FyF2sin 37 F3sin 37 F427 N 因此，如图乙所示，合力 F F2xF2y27 2 N tan Fy Fx1 即合力的大小为 27 2 N，方向与 F1夹角为 45 斜向上。 答案：合力的大小为 27 2 N，方向与 F1夹角为 45 斜向上。 思维升华：(1)建立坐标系之前，要对物体进行受力分析，画出各力的示意图，一般各 力的作用点都移到物体的重心上。
21、(2)建立坐标系的原则：使尽量多的力落在坐标轴上，尽量减少分解力的个数。 对点训练_ 4(多选)如图所示，重为 G 的小孩沿斜面匀速滑下，小孩受力如图所示，这些力之间 的大小关系是( ABD ) ANGcos BfGsin CfNG DG2N2f 2 解析：将重力 G 沿平行于斜面和垂直于斜面两个方向正交分解如图所示，则 NG2 Gcos ，A 对；fG1Gsin ，B 正确；重力 G 大小等于 N 与 f 合力大小，G2N2f 2，D 正确。 核心素养提升 以题说法 启智培优 易错点：不能正确处理三个共点力的合力范围 案例 (多选)有三个力，一个力是 12 N，一个力是 6 N，一个力是 7
22、 N，则关于 这三个力的合力，下列说法正确的是( BD ) A合力的最小值为 1 N B合力的最小值为 0 C合力不可能为 20 N D合力不可能为 30 N 错解：A 错因分析：认为当三个力在一条直线上，同向时有最大值，反向时有最小值，所以最大 值为 25 N，最小值为 1 N，而错选 A。 解析：可以先将任意两个力求合力，比如将 6 N 和 7 N 的力求合力，合力的范围是 1 13 N，因此如果将这个合力再和 12 N 的力合成，合力的范围应该是 025 N，所以选项 B、 D 是正确的。 素养警示 三个共点力的合力范围 (1)最大值：当三个力同向共线时，合力最大，为三者之和。 (2)最
23、小值：当任意两个分力之和大于第三个力时，其合力最小值为零。 当最大的一个分力大于另外两个分力的算术和时， 其合力最小值等于最大的一个分力 减去另外两个分力的算术和的绝对值。 素养脉络构建 知识构建 整体呈现 课堂达标检测 沙场点兵 名校真题 1(2020 宁夏六盘山高级中学高一上学期月考)一个体操运动员在水平地面上做倒立动 作，下列哪个图中沿每支手臂向下的力最大( D ) 解析：将重力沿两胳膊的方向分解，合力一定时夹角越大分力越大，夹角越小时分力越 小，故选项 D 正确。 2(2020 山东省临朐一中高一上学期月考)如图所示，欲借助汽车的力量，将光滑凹槽 中的铁球缓慢拉出，随着汽车对铁球的作用
24、力越来越大，凹槽对球的弹力( C ) A始终水平向左，越来越大 B始终竖直向上，越来越大 C斜向左上方，越来越大 D斜向左上方，大小不变 解析：汽车缓慢拉铁球时，铁球受力如图所示， 所以凹槽对铁球的弹力指向左上方，且 F N F2G2，随汽车拉力的增大而增大，选 项 C 正确。 3(2020 浙江温州五校联合体)某物体同时受到同一平面内的三个共点力作用，在如图 所示的四种情况中(坐标纸中每格边长表示 1 N 的大小的力)，该物体所受的合外力大小正确 的是( D ) A甲图中物体所受的合外力大小等于 4 N B乙图中物体所受的合外力大小等于 2 N C丙图中物体所受的合外力大小等于 0 D丁图中
25、物体所受的合外力大小等于 0 解析：用作图法可得甲图中合力等于 5 N，乙图中合力等于 5 N，丙图中合力等于 6 N， 丁图中合力等于 0，故选 D。 4(2019 重庆第一中学高一上学期期中)明朝谢肇的五杂组中记载：“明姑苏虎丘 寺庙倾斜，议欲正之，非万缗不可。一游僧见之，曰：无烦也，我能正之。”游僧每天将木 楔从塔身倾斜一侧的砖缝间敲进去，经月余扶正了塔身，假设所用的木楔为等腰三角形，木 楔的顶角为 ，现在木楔背上加一力 F，方向如图所示，则木楔两侧产生推力 FN的大小为 ( C ) A F 2sin B F 2cos C F 2sin 2 D F 2cos 2 解析：根据题意，将力 F
26、 按作用效果分解，如图所示， 得：FN F 2sin 2 ，故 C 正确，A、B、D 错误。 5(2019 北京师大附中高一上学期期中)小明坐在窗前做完了物理作业后，盯着邻居家 外墙上支放的空调室外机研究起来。 他发现邻居家支放空调室外机的支架是两个边长大约是 345 的直角三角形支架，室外机恰好对称地放在两个支架的正中央(这样每个支架大概 就承受一半的重量)，如图所示。他估测该室外机的质量大约在 60 kg 左右，而且支架材料 的质量跟室外机相比应该可忽略不计。进一步他还发现，邻居家的室外机安放的比较靠外， 其重心大致位于两个三角形的小锐角顶点连线 AA的正上方。试根据以上信息，并结合你 对
27、题中图片的观察， 建立合理模型， 帮小明大致计算出支架 AB 和支架 AC 受到的力的大小。 答案：模型图见解析。FAB400 N；FAC500 N。 解析：模型图如图所示， 将重力按实际作用效果分解如图， 则有FAC G 2 5 3， 得 FAC500 N； FAB G 2 4 3， 得 FAB400 N。 夯基提能作业 规范训练 实效检测 请同学们认真完成 练案 13 合格考训练 (25 分钟 满分 60 分) ) 一、选择题(本题共 7 小题，每题 6 分，共 42 分) 1(2020 首都师大二附中高一上学期期中)漫画中的大力士用绳子拉动汽车，绳中的拉 力为 F，绳与水平方向的夹角为
28、；若将 F 沿水平和竖直方向分解，则其竖直方向的分力为 ( A ) AFsin BFcos C F sin D F cos 解析：由平行四边形定则可得，竖直方向上分力 FxFsin 。故 A 正确，B、C、D 错 误。 2(2019 北京市东城区高一上学期期末)作用在同一个物体上的两个共点力，它们的方 向之间的夹角是 90 ，其中一个力大小是 3 N，另一个力大小是 4 N，则这两个力的合力大 小为( C )A1 N B3 N C5 N D7 N 解析：根据平行四边形定则得，因为它们之间的夹角是 90 ，所以 F合 F21F225 N， 故 C 正确，A、B、D 错误。 3(2019 北京市海
29、淀区人大附中高一上学期期末)2018 年 12 月 29 日，高一各班举行了 内容丰富、形式多样、积极向上、催人奋进的联欢活动，气球是节日联欢会上的常客。图 1 是同学们联欢的部分场景。图 2 是某班的一个“粘”在竖直墙上的气球，处于静止状态，已 知气球(包含其中的气体)的总重力大小为 G。关于墙和周围空气对气球的合力，下列说法正 确的是( C ) A墙和周围空气对气球的合力大于 G B墙和周围空气对气球的合力小于 G C墙和周围空气对气球的合力方向竖直向上 D墙和周围空气对气球的合力方向斜向左上 解析：因气球处于静止而平衡，可知 F合0，对气球受力分析可知，受重力，墙和周 围的空气对气球的力
30、， 因二力平衡可得此等效合力竖直向上，大小为 mg，故 C 正确， A、B、 D 错误。 4如图所示，被轻绳系住静止在光滑斜面上的小球，若按力的实际作用效果来分解小 球受到的重力 G，则 G 的两个分力的方向分别是图中的( B ) A1 和 4 B3 和 4 C2 和 4 D3 和 2 解析：小球重力产生两个效果，一是使绳子拉伸，二是使斜面受压，故应按此两个方向 分解，分别是 3 和 4，故 B 正确，A、C、D 错误，故选 B。 5(2019 海南华侨中学高一上学期期末)小明想推动家里的衣橱，但使出了很大的力气 也推不动， 他回忆起物理课堂上学习的“力的分解”知识， 便想了个妙招， 如图所示
31、， 用 A、 B 两块木板，搭成一个底角较小的人字形架，然后往中央一站，衣橱居然被推动了！下列说 法中正确的是( C ) A这是不可能的，因为小明根本没有用力去推衣橱 B这是不可能的，因为无论如何小明的力气也没那么大 C这有可能，A 板对衣橱的推力有可能大于小明的重力 D这有可能，但 A 板对衣橱的推力不可能大于小明的重力 解析：小明的重力可分解为沿两个木板方向的分力，由于两个木板夹角接近 180 ，根 据平行四边形定则，可知分力可远大于小明的重力，选项 C 正确。 6(多选)已知力 F 的一个分力 F1跟 F 成 30 角，大小未知，F100 N，则另一个分力 F2的大小可能是( BCD )
32、 A30 N B60 N C100 N D500 N 解析： 由平行四边形定则可知， 另一个分力 F2的大小一定大于等于 Fsin 30 1001 2 N 50 N。 7(多选)如图所示，某同学用同一弹簧测力计按图甲、乙两种方式测量某小桶的重力， 甲图中系小桶的轻绳较长，下列说法中正确的是( BD ) A甲图中弹簧测力计的示数比乙图中的大 B两图中弹簧测力计的示数一样大 C甲图中绳的拉力比乙图中的大 D乙图中绳的拉力比甲图中的大 解析：由题意可知，弹簧秤是测量小桶的重力，而与绳子的长短无关，故 A 错误，B 正确；合力一定，当两绳的夹角越大时，分力也越大，甲图中绳的拉力之间的夹角小于乙图 中的
33、夹角，则甲图中绳的拉力比乙图中的小，故 C 错误，D 正确；故选 B、D。 二、非选择题(本题共 2 小题，共 18 分) 8.(9 分)如图所示，表面光滑、质量不计的尖劈插在缝 A、B 之间，在尖劈背上加一压力 F，则尖壁对 A 侧压力和 B 侧压力为多大？ 解析：将力 F 沿垂直劈两侧面分解，如图所示。 则 tan F F1 sin F F2 所以 F1 F tan F2 F sin 答案： F sin F tan 9(9 分)如图所示，一条小船在河中向正东方向行驶，船上挂起一风帆，帆受侧向风作 用，风力大小为 F1100 N，方向为东偏南 30 ，为了使船受到的合力恰能沿正东方向，岸 上
34、一人用一根绳子拉船，绳子取向与河岸垂直，求风力和绳子拉力的合力大小及绳子拉力 F2的大小。 答案：50 3 N 50 N 解析：作出 F1与 F2的合力示意图，如图所示， 根据几何关系，有：F2F1sin 30 1001 2 N50 N F合F1cos 30 100 3 2 N50 3 N 等级考训练 (15 分钟 满分 40 分) ) 一、选择题(本题共 4 小题，每题 7 分，共 28 分) 1如图所示，表示五个共点力的有向线段恰好分别构成正六边形的两条邻边和三条对 角线，已知 F110 N。则这五个共点力的合力大小为( C ) A0 B30 N C60 N D90 N 解析： 如图所示，
35、 F1和 F4的合力等于 F3， F2与 F5的合力等于 F3， 由于 F32F120 N， 所以这五个力的合力为 3F360 N。 2(多选)小孙和小李课间休息时，看见一同学正在水平地面上以速度 v 匀速推动一个 大书箱搬运书籍， 爱搞恶作剧的小孙就上前“帮倒忙”， 可是当小孙对大书箱施加某方向的 力 F 后，发现大书箱的运动状态不受影响，热心的小李上前“帮正忙”，可是当小李对大 书箱施加另一方向的力 F 后，发现对大书箱的运动状态也没有造成影响，试问小孙和小李 同学施加的力 F 的方向可能是以下选项中的( AD ) 解析：小孙施加的力斜向上方，与运动方向相反；由于力有竖直向上的分量，故摩擦
36、力 减小，如果 F 向后的分力与减小的摩擦力相等则物体可以做匀速运动，故 A 正确；小孙施 加的力斜向下方，与运动方向相反；则压力增大，摩擦力增大，而 F 有向后的分力，故物 体一定做减速运动，故 B 错误；小李施加的力斜向前方，与运动方向相同；则物体对地面 的压力减小，摩擦力减小，而拉力有向前的分量，故物体做加速运动，故 C 错误；小李施 加的拉力斜向下方，与运动方向相同，物体对地面的压力增大，摩擦力增大，但拉力有向前 的分量，仍有可能保证物体受力平衡，故物体可能会做匀速运动，故 D 正确，故选 A、D。 3(多选)如图所示是骨折病人的牵引装置示意图，绳的一端固定，绕过定滑轮和动滑 轮后挂着
37、一个重物，与动滑轮相连的帆布带拉着病人的脚，整个装置在同一竖直平面内。为 了使脚所受的拉力增大，可采取的方法是( BC ) A只增加绳的长度 B只增加重物的质量 C只将病人的脚向左移动 D只将两定滑轮的间距变大 解析：脚受的拉力等于两绳拉力的合力，只增加绳的长度，绳的拉力和 角均不变，所 以脚受到的拉力不变。只增加重物的质量，绳的拉力增大，所以合力增大。只将病人的脚向 左移动， 角减小，合力将增大。只将两定滑轮间距变大， 角变大，合力将减小。 4(多选)(2019 北京市东城区高一上学期期末)自卸车常用来进行土方、砂石、散料等 的装卸运输工作。如图所示，当自卸车的车厢从水平倾斜到一定角度时，车
38、厢上的货物如集 装箱就会自动滑下。下列说法正确的是( CD ) A车厢倾斜角度越大，集装箱对车厢的压力越大 B车厢倾斜角度越大，集装箱与车厢的动摩擦因数越小 C集装箱静止在倾斜车厢上时，受到的摩擦力等于重力沿斜面方向的分力 D集装箱开始下滑时，受到的摩擦力小于重力沿斜面方向的分力 解析：由力的分解知识可知，集装箱对车厢的正压力为 FNGcos ，所以，车厢倾角 越大，正压力越小，故 A 错误；集装箱与车厢的动摩擦因数与接触面的粗糙程度有关，与 倾角无关，故 B 错误；集装箱静止在倾斜车厢上时，受到的摩擦力等于重力沿斜面方向的 分力，故 C 正确；集装箱开始下滑时，受到的摩擦力小于重力沿斜面方向
39、的分力，故 D 正 确。 二、非选择题 5(12 分)在我国东北寒冷的冬季，狗拉雪橇是人们出行的常见交通工具，如图所示， 一质量为 30 kg 的小孩坐在 10.6 kg 的钢制滑板的雪橇上， 狗用与水平方向成 37 斜向上的拉 力拉雪橇，雪橇与冰道间的动摩擦因数为 0.02，求狗要用多大的力才能够拉雪橇匀速前进。 (取 sin 37 0.6，cos 37 0.8，g10 m/s2) 答案：10 N 解析：对小孩和雪橇整体受力分析如图所示，雪橇匀速运动时有 竖直方向：(Mm)gF NFsin 37 水平方向：Fcos 37 f 又 fF N 由得：狗拉雪橇匀速前进要用力为 F Mmg cos
40、37 sin 37 10 N 实验：探实验：探究两个互成角度的力的合成规律究两个互成角度的力的合成规律 目标体系构建 明确目标 梳理脉络 【学习目标】 1验证互成角度的两个共点力合成的平行四边形定则。 2进一步练习作图法求两个共点力的合力。 【思维脉络】 课前预习反馈 教材梳理 落实新知 1实验原理 (1)合力 F的确定：把一端固定的同一根橡皮条拉伸到某点，一次只用一个力 F的作 用，另一次用两个共点力 F1与 F2的共同作用，则 F为 F1和 F2的合力。 (2)合力理论值 F 的确定： 作出 F1和 F2的图示， 根据平行四边形定则利用作图法求得合 力 F。 (3)平行四边形定则的验证：在
41、实验误差允许的范围内，比较 F和 F 是否大小相等、 方向相同。 2实验器材 方木板、白纸、弹簧测力计(两个)、橡皮条、细绳套(两个)、三角板、刻度尺、图钉(若 干)、铅笔。 3实验过程 (1)钉白纸：用图钉把白纸固定在水平桌面上的方木板上。 (2)拴绳套：用图钉把橡皮条的一端固定在板上的 A 点，橡皮条的另一端拴上两个细绳 套。 (3)两个力拉：通过细绳用两个弹簧秤互成角度拉橡皮条，橡皮条伸长，使结点伸长 到 O 点(如下图所示)。 用铅笔记下 O 点的位置，画下两条细绳的方向，并记下两个测力计的读数。 (4)一个力拉：只用一个测力计，通过细绳把橡皮条上的结点拉到同样的位置 O。 记下测力计
42、的读数和细绳的方向。 (5)重复：改变 F1和 F2的夹角和大小，再做两次。 4数据处理 (1)理论值：在白纸上按比例从 O 点开始作出两个弹簧测力计的拉力 F1和 F2的图示， 利用刻度尺和三角板根据平行四边形定则求出合力 F。 (2)测量值：按同样的比例用刻度尺从 O 点起作出一个弹簧测力计拉橡皮条时拉力 F 的图示。 (3)相比较：比较 F与用平行四边形定则求得的合力 F 在实验误差允许的范围内是否 相等。 5操作技巧及注意事项 (1)正确使用弹簧测力计 弹簧测力计的选取方法： 将两只弹簧测力计调零后互钩水平对拉， 若两只弹簧测力计 在对拉过程中，读数相同，则可选；若读数不同，应另换，直
43、至相同为止。 弹簧测力计不能在超出它的测量范围的情况下使用。 使用前要检查指针是否在零刻度线上，否则应校正零位。 被测力的方向应与弹簧测力计轴线方向一致，拉动时弹簧不可与外壳相碰或摩擦。 读数时应正对、平视刻度。 (2)实验注意事项 不要直接以橡皮条端点为结点，可拴一短细绳连两细绳套，以三绳交点为结点，应使 结点小些，以便准确地记录结点 O 的位置。 互成角度两个力的合力的变化，看橡皮条结点 O 的位置变化，而在每次实验中橡皮 条结点的位置一定不能改变。 经验得知两个分力 F1、F2间夹角 越大，用平行四边形作图得出的合力 F 的误差也 越大，所以实验中不要把 角取得太大，一般以不大于 90
44、为最佳。橡皮条、细绳、测力计 应在同一平面内，测力计的挂钩应避免与纸面摩擦。 拉橡皮条的细线要长些， 标记每条细线方向的方法是使视线通过细线垂直于纸面， 在 细线下面的纸上用铅笔点出两个定点的位置，并使这两个点的距离要尽量远些。 作图要用尖铅笔，图的比例要尽量大些，要用严格的几何方法作出平行四边形，图旁 要画出表示力的比例线段，且注明每个力的大小和方向。 典例剖析_ 考点一 实验原理与操作 典题 1 “探究两个互成角度的力的合成规律”的实验如图甲所示，其中 A 为 固定橡皮条的图钉，O 为橡皮条与细绳的结点，OB 和 OC 为细绳，图乙为白纸上根据实验 要求画出的图示。 (1)本实验中“等效替
45、代”的含义是_D_。 A橡皮条可以用细绳替代 B左侧弹簧测力计的作用效果可以替代右侧弹簧测力计的作用效果 C右侧弹簧测力计的作用效果可以替代左侧弹簧测力计的作用效果 D两弹簧测力计共同作用的效果可以用一个弹簧测力计的作用效果替代 (2)图乙中的 F 与 F两力中，方向一定沿 AO 方向的是_F_。 (3)下列措施中可减小实验误差的是_ABC_ A拉橡皮条的细绳细些且长度适当 B拉橡皮条时，弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行 C记录弹簧测力计拉力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些 D应使拉力 F1和 F2的夹角为 90 解析：(1)本实验中“等效替代”的含义是两弹簧测力计共同作用
46、的效果可以用一个弹 簧测力计的作用效果替代，故 D 正确。 (2)题图乙中的 F 是合力的理论值，而 F是合力的实际值，两力中，方向一定沿 AO 方 向的是 F。 (3)拉橡皮条的细绳细些且长度适当，以便确定力的方向，选项 A 正确；拉橡皮条时， 弹簧测力计、橡皮条、细绳应贴近木板且与木板面平行，选项 B 正确；记录弹簧测力计拉 力方向时，标记同一细绳方向的两点要远些，这样可减小记录方向时产生的误差，选项 C 正确，拉力 F1和 F2的夹角不一定为 90 ，大小适当即可，选项 D 错误。 对点训练_ 1做“探究两个互成角度的力合成的规律”的实验时： (1)下列器材必需要用的是_BC_(多选)。
47、 (2)在做上述实验时，在水平放置的木板上垫上一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上， 另一端拴上两个细绳套， 通过细绳用两个互成角度的弹簧测力计拉橡皮条， 使结点移到某一 位置 O， 此时需记下： _O 点位置_； _细绳所指方向_； _相应弹簧测力计读数_。 然后用一个弹簧测力计把橡皮条拉长，使结点到达_同一位置 O 点_，再记下_弹簧测力 计读数和细绳方向_。 (3)在某次实验中，某同学的实验结果如图所示，其中 A 为固定橡皮条的图钉，O 为橡 皮条与细绳结点的位置。图中_F_是力 F1与 F2的合力的理论值；_F_是力 F1与 F2的 合力的实验值。通过把 F 和 F进行比较，验证平行四边
48、形定则。 解析：(1)实验中要作平行四边形，故需要用刻度尺，要通过弹簧测力计拉伸橡皮条来 显示力的效果。 (2)实验中要记录橡皮条拉伸后 O 点的位置、弹簧测力计的读数及力的方向。 (3)本实验中合力的理论值是通过作平行四边形得出，而合力的实验值则是通过用一个 弹簧测力计拉橡皮条使结点到达同一 O 点而直接测得。 考点二 数据处理 典题 2 在“探究两个互成角度的力的合成规律”实验中，现有木板、白纸、 图钉、橡皮条、细绳套和一个弹簧测力计。 (1)为完成实验，某同学另找来一根弹簧，测量其劲度系数，得到的实验数据如表所示。 弹力 F/N 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00
49、 3.50 伸长量 x/(10 2m) 0.74 1.80 2.80 3.72 4.60 5.58 6.42 用作图法求得该弹簧的劲度系数 k_55_N/m。 (2)某次实验中，弹簧测力计的指针位置如图所示，其读数为_2.10_N；同时利用(1) 中结果获得弹簧上的弹力值为 2.50 N，请画出这两个共点力的合力 F合。 (3)由图得到 F合_3.30_N。 解析：(1)根据表格数据描点，然后连成一条过原点的直线，如图所示，直线的斜率表 示弹簧的劲度系数， k 3.5 6.4210 2N/m55 N/m。 (2)读出弹簧测力计的读数为 2.10 N(保留三位有效数字)； 以 O 为顶点， 画出两细绳套的 方向就是两拉力方向，再确定并画好力的标度，画出两拉力的图示，以两拉力为邻边作出平 行四边形，画出平行四边形的对角线，即合力 F合。 (3)用刻度尺量出合力的长度，根据确定的标度算出合力的大小，即 F合3.30 N。 对点训练_ 2将橡皮筋的一端固定在 A 点，另一端拴上两根细绳，两根细绳分别连着一个量程为 5 N、最小刻度为 0.1 N 的弹簧测力计，当橡皮筋的活动端拉到 O 点时，两根细绳相互垂 直，如下图所示，这时
