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力的合成知识详解

1.合力与分力:一个力如果它产生的效果跟几个力共同作用的效果相同,则这个力就叫那几个力的合力 ,而那几个力就叫这个力的分力,合力与分力之间是效果上的等效“替代”关系求几个已知力的合力叫做力的合成。

2.平行四边形定则:

3.两个力的合力

1F 1F 2大小不变,夹角θ变化时,合力 F大小的变化:

θ= 0°时, F= F 1+ F 2

θ = 90°时,

θ= 180°时, F=,为 F的最小值。

因此两个力的合力满足:FF 1+ F 2

2F 1F 2夹角θ不变,使其中一个力增大时,合力 F的变化:

分θ> 90°和θ< 90°两种情况讨论.

从图中可以看出,当θ> 90°时,若 F 2增大,其合力的大小变化是先减小后增大

0°<θ< 90°时,合力随着其中一个力的增大而增大.

3)将菱形转化为直角三角形——两个大小为 F的力,夹角为θ时,其合力大小为 F= 2 Fcos,方向在两个力夹角的平分线上当θ= 120°时, F= F.

4.三力的合力:若 F 3满足F 3F 1+ F 2,则三个力合力的最小值等于 0.或者说,表示三个力的线段如果能围成一个三角形,则这三个力的合力最小值为 0.

5. 平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论:如果 n个力首尾相接组成一个封闭多边形,则这 n个力的合力为零。

6.总结力的合成的方法:

1)作图法:严格力的图示作图,由标度按照比例进行计算,依据是平行四边形定则。

2)解析法:根据合力与分力大小关系,用公式确定大小

方向:(α、θ如图所示)

或用正弦定理、相似三角形的规律等数学知识来求合力的大小和方向。

特别提醒:

1)合力和分力遵循平行四边形定则,切不可直接代数求和。

2)力的合成必须遵循“同物性”和“同时性”的原则。“同物性”是指待合成的各个力是作用在同一个物体上,“同时性”是指待合成的力是同时出现的。

6.知识应用

【例 1】( 2009北京宣武区调研测试)一运动员双手对称地握住单杠,使身体悬空.设每只手臂所受的拉力都是 T,它们的合力是 F,若两臂之间的夹角增大了,则()

A. TF都增大

B. TF都减小

C. T增大, F不变

D. T不变, F增大

【解析】以人为研究对象,人受到自身的重力和单杠对两手臂的拉力,很明显,两拉力的合力的大小和重力的大小相等,当两壁之间的夹角增大时,合力不变, T会变大.

【答案】 C

【例 2】下列关于合力和分力的说法中,正确的是()

A. 两个力的合力总比任何一个分力都大

B. 两个力的合力至少比其中的一个分力大

C. 合力的方向只与两分力的夹角有关

D. 合力的大小介于两个力之和与两个力之差的绝对值之间

【解析】根据两个力的合力大小满足:FF 1+ F 2,可知 AB错误, D正确。而合力的方向可根据式子:(α、θ如图所示)确定,从式子可以看出,合力的方向不仅与两分力的夹角有关还与分力的大小有关,所以选项 C错误。

【答案】 D

【例 3】作用于一个点的三个力, F 1= 3 NF 2= 5 NF 3= 7 N,它们的合力大小不可能的是()

A. 0

B. 2 N

C. 15 N

D. 18 N

【解析】力是矢量,三个力大小已知,方向未知,可任选。三个力最大值是三个力方向相同时,所以三个力最大值为 15 N,求三个力的最小值,可先把其中两个力合成,再与第三个力求合力。由于三力方向任选, F­ 1F 2合力大小在 2 N8 N之间,若合力为 7 N,方向与第三个力 F 3反向,则三力合力为零,为最小值。综上所述,此三力合力范围是 0F15 ND选项正确。

【答案】 D

【例 4】( 2010广东理综)图 1说明: 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!节日里悬挂灯笼的一种方式, AB点等高, O为结点,轻绳 AOBO长度相等,拉力分别为 F AF B灯笼受到的重力为 G.下列表述正确的是()

说明: 学科网(www.zxxk.com)--教育资源门户,提供试卷、教案、课件、论文、素材及各类教学资源下载,还有大量而丰富的教学相关资讯!

AF A一定小于 G

BF AF B大小相等

CF AF B是一对平衡力

DF AF B大小之和等于 G

【解析】:由题意可知, F AF B的合力大小等于灯笼受到的重力为 GF AF B大小相等, F A可能大于 G,所以选项 B正确 ACD错。

【答案】 B