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【精编课时训练与课件】3-5力的分解PPT

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  • 素材授权:免费下载
  • 更新时间:2017-07-17
  • 素材类别:物理课件PPT
  • 素材上传:yangdong
  • 素材格式:.ppt
  • 关键提要:【精编课时训练与课件】3-5力的分解PPT,力的分解
  • 素材版本:PowerPoint2003及以上版本(.ppt)
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【精编课时训练与课件】3-5力的分解PPT

PPT内容


5 力的分解
一、力的分解
1.定义:求                                      叫做力的分解.
2.力的分解方法:力的分解是力的合成的                        ,同样遵守                                ,即把一个已知力F作为平行四边形的                ,画平行四边形,那么,与已知力F共点的平行四边形的
                         就表示力F的                     .
3.在不同的情况下,作用在物体上的同一个力可以产生几个不同效果,若不加任何条件限制,同一个力可以分解为            对大小、方向不同的分力,所以,对力的分解必须加以限制,否则,力的分解将毫无意义.在实际中,我们通常根据力的                   来分解一个力.这就要求在力的分解之前必须搞清楚力的                        ,从而确定分力的方向,此时,力的分解将是唯一的.
二、矢量相加的法则
      1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从
                                       的物理量叫做矢量.
    2.标量:只有大小,没有方向,求和时按照  
                         相加的物理量叫做标量.
3.三角形定则:把两个                              从而求出合矢量的方法叫做三角形定则.
4.矢量加减遵循的法则:(1)平行四边形定则,(2)三角形定则.
三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的,都可以作为一切矢量加减的通用法则.
要 点 详 析
一、在进行力的分解时,应遵守什么原则?
我们具体分解一个力时,并不是不加限制地随意分解的,必须根据力的实际效果来分解,这就要求在分解之前必须首先搞清力的作用效果,确定分力的方向,从而使力的分解是唯一的,将一个力按其效果分解的基本方法是:
1.先根据力的实际作用效果确定两个分力的方向;
2.再根据分力的方向作出平行四边形,一般情况让分力和合力组成一个三角形;
3.利用数学知识,解三角形,求出两分力的大小和方向.
二、如何理解力的分解?
将一个力F分解为两个分力,根据力的平行四边形定则是以这个力F为平行四边形的一条对角线做一个平行四边形,在无附加条件限制时可做无数个不同的平行四边形,这说明两个力的合力可唯一确定,一个力的两个分力不是唯一的,要确定一个力的两个分力时,一定要有定解条件.按力的效果进行分解,这实际上就是定解条件之一.
力分解时有解或无解,简单地说就是代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段是否构成平行四边形(或三角形),如果能构成平行四边形(或三角形),说明该合力能按给定的分力分解,即有解.如果不能构成平行四边形(或三角形),说明该合力不能按给定的分力分解,即无解.
对一个已知力进行分解的常见情况:
(1)已知力F的大小和方向及两个分力F1和F2的方向,则两分力F1和F2有确定值.
(2)已知力F的大小和方向及一个分力F1的大小和方向,则另一个分力F2有确定值.
(3)已知力F的大小和方向及一个分力的方向和另一个分力的大小,分析如下:
①若F2<Fsinθ,不能分解(即无解).如图3—5—1所示,圆与射线OB相离.
②若F2=Fsinθ,有一解,分力为F1和F2,如图3—5—2所示,圆与射线OB相切.
③若F>F2>Fsinθ,有二解,一解的分力为F1与F2,另一解的分力为F′1与F′2,如图3—5—3所示,圆与射线OB有两个交点.
④若F2=F>Fsinθ,有一解,分力为F1与F2,如图3—5—4所示,圆与射线OB有一个交点.
三、力的分解方法
力的分解是力的合成的逆运算,同样遵循平行四边形定则:把一个已知力作为平行四边形的对角线,那么与已知力共点的平行四边形的两条邻边就表示已知力的两个分力.
1.力的分解特点
(1)同一个力,在没有其他条件的情况下,应用平行四边形定则,可以分解为无数对大小、方向不同的力;
(2)实际分解的过程中,往往依据力的实际效果来对力进行分解,赋予力的分解以实际意义;
(3)力的分解在遵循平行四边形定则的前提下,再依据“力的实际作用效果”的条件限制,方有确定的解.
2.力分解的解题思路
力分解问题的关键是根据力的作用效果,画出力的平行四边形,接着就转化为一个根据已知边角关系求解的几何问题,因此其解题基本思路可表示为
3.按实际效果分解力的几类典型问题
(1)水平面上物体所受斜向上拉力的分解:如图3—5—5所示,将物体放在弹簧台秤上,注意弹簧台秤的示数,然后作用一个水平拉力,再使拉力的方向从水平方向缓慢地向上偏转,台秤示数逐渐变小,说明拉力除有水平向前拉物体的效果外,还有竖直向上提物体的效果.所以可将斜向上的拉力沿水平向前和竖直向上两个方向分解.
(2)斜面上物体重力的分解:如图3—5—6a所示,在斜面上铺上一层海绵,放上一个圆柱形重物,可以观察到重物下滚的同时,还能使海绵形变,有压力作用,从而说明为什么将重力分解成F1和F2这样两个分力.又如图3—5—6b所示,如果在重物前面放一块垂直于斜面的海绵板,可以看到这块海绵板也发生形变,说明在重力作用下重物有向这两个方向压
海绵的效果,重力的分解方法和前面一样.再如图3—5—6c所示,如果海绵板不是垂直于斜面,而是竖直放置,那么重物挤压竖直海绵板的方向变成水平方向,这时力的分解跟前面两种情况就不同了,F1和F2这样两个分力不再是互相垂直的了.
(3)三角支架悬物拉力的分解:如图3—5—7所示,用手通过铅笔支起悬挂着重
物的绳子,可以直观地感觉到手指受到的是拉力,手掌受到的是压力,从而正确画出三角支架中悬物拉力的分力方向.
        合力与分力是等效代替的关系,不能同时存在.也就是说,受力分析时在考虑了分力之后就不能再重复考虑合力.分解力时,应注意分力与合力的受力物体是相同的.
四、如何用正交分解法求多个力的合力?
1.力在分解时一般按力的实际作用效果和实际需要进行分解,通常也将力沿相互垂直的方向进行分解,即正交分解.正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的,其目的是把矢量运算转化为代数运算.
2.力的正交分解法的优点有二:其一,借助数学中的直角坐标系(x,y)对力进行描述;其二,几何图形关系简单,是直角三角形,解直角三角形的方法很多,容易求解.
值得注意的是:建立坐标系时,一般选共点力作用线的交点为坐标轴的原点,并尽可能使较多的力落在坐标轴上,这样可以减少需要分解的力的数目,简化运算过程.
3.当物体受到不在一条直线上的多个力作用求合力时,若用平行四边形定则直接求解,不管采用作图法还是计算法,都必须两两合成,一次接一次地求部分合力的大小和方向,十分麻烦.我们可以把物体受到的各个力都分解到互相垂直的两个方向上,然后求两个方向上的合力,这样把复杂问题简化.尤其是求多个力的合力时,用正交分解法,先分解,再合成,非常简单.
题型一  按力的作用效果分解力
【例1】 如图3—5—8所示,在倾角为θ的斜面上有一块竖直放置的挡板,在挡板和斜面间搁有一个重为G的光滑圆球,试求该球对斜面的压力和对挡板的压力.
【解析】 球受到竖直向下的重力作用,该重力总是欲使球向下运动,但由于斜面和挡板的限制,球才保持静止状态.因此,球的重力产生了两个效果:使球垂直压紧斜面和使球垂直压紧挡板.
【答案】 见解析
应用1—1 如图3—5—10所示,支杆AB的长度都一样,杆重不计,悬挂的都是重物G,那么支杆AB受力最小的是(  )
解析:以A点为研究对象,进行受力分析可得如图3—5—11所示的受力分析图,然后将重力G分解,在画力的分解示意图时,要将4个图中代表重力G的长度画成相同的长度,以便于从图中比较出分力的关系,此为图解法.由图中可看出图④中的FAB最小,答案应选D.
图3—5—11
答案:D
题型二  将力正交分解
【例2】 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3—5—12所示,求它们的合力.
【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,一次又一次确定部分合力的大小和方向,计算过程十分复杂.为此,可采用力的正交分解法求解此题.
【答案】 合力的大小约为38.2 N,方向与F1夹角为45°.
应用2—1 如图3—5—14所示,力F1、F2、F3、F4在同一平面内构成共点力.其中F1=20 N、F2=20 N、F3=20 N、F4=20 N,各力之间的夹角在图中已标出,求这四个共点力合力的大小和方向.
解析:本题若用平行四边形定则来求合力,由于牵涉复杂的数学运算,往往很难准确地求出.如果用正交分解法则可很容易地求出合力.建立合适的直角坐标系,使各力与坐标轴的夹角为特殊角,本题以F2的方向为x轴的正方向,竖直向上为y轴正方向,如图3—5—15所示.
题型三  力的分解在实际中的应用
【例3】 图3—5—16是压榨机示意图,B为固定铰链,A为活动铰链,在A处作用一水平力F,滑块C就以比F大得多的力压D.已知l=0.5 m, h=0.05 m, F=200 N,C与左壁接触面光滑,求D受到的压力多大?(滑块和杆的重力不计)
应用3—1 有些人,比如电梯修理员、牵引专家和赛艇运动员,常需要知道绳或金属线中的张力,可又不可能到那些绳、线的自由端去测量.一家英国公司制造出一种夹在绳子上的仪表,用一个杠杆使绳子的某中点有一个微小偏移量,如图3—5—18所示.仪表很容易测出垂直于绳的恢复力,由此可推导一个能计算绳中张力的公式.如果偏移量为12 mm,恢复力为300 N,计算绳中张力的大小.
1.将一个8 N的力分解成两个分力,下列各组值不可能的有(  )
A.1 N和10 N      B.10 N和10 N
C.10 N和20 N                      D.20 N和20 N
解析:两个力F1和F2的合力的范围是:|F1-F2|≤F合≤F1+F2,1 N和10 N两个力的合力的大小范围为9 N~11 N,10 N和10 N两个力的合力大小范围为0~20 N,10 N和20 N的合力的大小范围为10 N~30 N,20 N和20 N两个力的合力大小范围是0~40 N,所以8 N的力分解成两个分力,A、C是不可能的.
答案:AC
2.(2009·浙江高考)如图3—5—20所示,质量为m的等边三棱柱静止在水平放置的斜面上.已知三棱柱与斜面之间的动摩擦因数为μ,斜面的倾角为30°,则斜面对三棱柱的支持力与摩擦力的大小分别为(  )
3.如图3—5—21所示,为了防止电线杆倾倒,常在两侧对称地拉上钢绳.设两条钢绳间的夹角是60°,两条钢绳作用在电线杆上的合力为520 N,求每根钢绳的拉力是多大.(用力的图示作图求解)
4.如图3—5—23是木工用凿子工作时的截面示意图,三角形ABC为直角三角形,∠C=30°.用大小为F=100 N的力垂直作用于MN,MN与AB平行.忽略凿子的重力,求这时凿子推开木料AC面和BC面的力分别为多大?
解析:弹力垂直于接触面,将力F按作用效果进行分解如图3—5—24所示,由几何关系易得:
5.吊着重物的起重机的悬臂ON和缆绳OM构成一个三角形,OM与水平悬臂ON间的夹角θ=30°(图3—5—25),货物的重力G=500 N,吊着货物的竖直悬绳对O点有一个竖直向下的拉力F,货物静止时拉力大小等于货物的重力,即F=G.试用作图法和计算法求出拉力F的两个分力的大小和方向.
解析:本题可以根据力的效果将拉力分解来解答.设想在M端和N端分别连接小弹簧,我们会看到M端的弹簧受到拉伸,而N端的弹簧受到压缩,可见,拉力F产生两个效果:一是使缆绳受到拉伸;二是使悬臂受到压缩.
作图法:把拉力分解为沿着MO拉缆绳的分力F1和沿着ON方向压悬臂的力F2(如图3—5—26),作出拉力的图示,以它为对角线,作出力的平行四边形,测得两个分力的大小为:F1=1000 N,F2≈870 N,方向如图3—5—26所示.
 

力的分解-李强PPT:这是一个关于力的分解-李强PPT,主要介绍了如下:教材分析;学情分析;教学过程;力的分解(分力、力的分解、力的分解遵守四平行边形定则、例题分析、中国古代石拱桥的建造原理、课外探究)等等内容,欢迎点击下载。
《3.5-力的分解》课件PPT:这是一个关于《3.5-力的分解》课件PPT,主要介绍了根据力的作用效果进行分解(例题解析、已知两个分力的方向、已知一个分力的大小和方向、若已知一个分力F1的大小和另一分力F2的方向、将一已知力F分解,其结果有下面五种可能、已知两个分力F1、 F2的大小,将一个已知力F分解,其结果有下面三种可能)等等内容,欢迎点击下载。
高一物理必修一-力的分解-ppt:这是一个关于高一物理必修一-力的分解-ppt,主要介绍了如下:复习引入;一、力的分解法则;二、确定分力原则;力分解的步骤;总结、力的分解有唯一解的条件;巩固练习;四、三角形定则;五、力的正交分解;小结;练习;思考探究;课堂小结等等内容,欢迎点击下载。
《【精编课时训练与课件】3-5力的分解PPT》是由用户yangdong于2017-07-17上传,属于物理课件PPT。

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