力的分解(2习题课 2课时)
三维目标 知识与技能
1.了解分力的概念,清楚分解是合成的逆运算. 2.用平行四边形定则作图并计算. 3.了解力的分解具有唯一性的条件.
4.能应用力的分解分析生产生活中的问题. 过程与方法
1.强化“等效替代”的思想.
2.掌握根据力的效果进行分解的方法. 情感态度与价值观
1.激发学生参与课堂活动的热情.
2.培养学生将所学知识应用于生产实践的意识和勇气. 教学重点
1.理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四边形进行力的分解. 2.如何判定力的作用效果及分力之间的确定. 教学难点
1.力的分解方法及矢量相加法则.
2.力分解时如何判断力的作用效果及确定两分力的方向.如果几个力产生的效果跟原来的一个力产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力.求一个已知力的分力叫力的分解,力的分解是力的合成的逆运算,遵循平行四边形定则,也就是已知对角线求两个邻边的问题.显然,如果没有附加条件,则可有无数个答案.所以,力的分解关键在于根据具体情况确定某一已知力的实际作用效果.以下两种情况可以得到确定的分力.
第一, 根据力的实际效果能够确定两个分力的方向,则可得到两个分力的大小;
第二,根据力的实际效果能够确定一个分力的方向和大小,则可得到另一个分力的方向和大小.
【例1】 如图3—74所示,一个重为G的小球用两根细绳OA、OB拴
θ 住处于静止状态,绳OA是水平的,求两根绳对小球的拉力。
提示 如图3—75所示,小球受到重力G、两根绳子的拉力F1、F2
三个力的作用。根据力的作用效果,确定其中某个力的分力方向,由平
图3—74 行四边形定则确定分力的大小,再由平衡条件确定两根绳子的拉力。
解析: 我们采用三种不同的分解方法求解本题:
解法一:将重力G分解
重力的作用效果是拉紧两根绳子,拉绳子的力应该沿着绳子方向。如图3—76所示,将重力沿两根绳子方向分解为G1和G2,由几何知识得
F1 G 图3—75
F2 θ F1 F2 θ G1 GG1?Gtan?,G2?。
cos?G2 G 图3—76
又F1?G1,F2?G2,故两根绳对小球的拉力分别为
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F1?Gtan?,F2?解法二:将拉力F2分解
G。 cos?把拉力F2的作用效果看作是竖直向上平衡重力和水平向右拉绳子OA,如图3—77所示,可将F2分解为F2’和F2’’。由几何知识可得F2??F2sin?, F2???F2cos?。
又F1?F2?,G?F2??,故两根绳对小球的拉力分别为
F2’’ F2 θ F1 F2’ G 图3—77
F1?Gtan?,F2?解法三:将拉力F1分解
G。 cos?把拉力F1的作用效果看作是竖直向上平衡重力和斜向下拉绳子OB,如图3—78所示,可将F1分解为F1’和F1’’。由几何知识可得F1??F1sin?,F1???F1cos?。
又F2?F1?,G?F1??,故两根绳对小球的拉力分别为
F1 F1’ G 图3—78
F1’’ F2 θ F1?Gtan?,F2?G。 cos? 点悟 进行力的分解时,确定分力的方向很重要。本题中方法一考
虑的是重力G的效果,方法二考虑的是拉力F2的效果,方法三考虑的是拉力F1的效果。由于思考角度的不同,会有不同的力的分解方法。
【例2】斧的纵截面可看成一个等腰三角形,两侧面的夹角为2θ,设斧劈木头时竖直向下的作用力为F.求斧的两个侧面对木头的压力.
解析:斧对木头竖直向下的作用力为F,这个力的作用效果是使斧对两侧的木头产生压力,因此,这个力在垂直于
两侧面方向上的分力F1、F2就等于斧的侧面对木头的压力,如图6-4所示,由平行四边形定则
点拨:本题若已知的是斧背的宽d和斧侧面长L(如图6-5所示)则我们也可以通过力三角形△OFF1,与几何三角形△ABC相似的途径
求出F1和F2来,即F/F1=d/L,F1=LF. d2 / 5
【问题讨论】
根据求得的FN分析,对于一定的力F来说,要想使斧的侧面对木头的压力大些,则
应使θ角大些还是小些? 由此可知:将一个力分解为两个大小相等的力时,两分力间的夹角越大,两分力就越大。 【例3】某压榨机的结构如图6-7所示,其中B点为固定铰链,若在A铰链处作用一个垂直于壁的力F,则由于力F的作用,使滑块C压紧物体D.设C与壁光滑接触,杆的重力不计,压榨机的尺寸如图所示,求物体D所受的压力的大小为F的几倍?
解析:力F的作用效果是对AB、AC两杆产生沿两杆方向的压力F1、F2,如图所示,力F1的作用效果是对C产生水平向左的推力和竖直向下的压力N',将力F1沿水平方向和竖直方向分解,如图乙所示,可得到C对D的压力N?N?.
100?1010如原题图有: FF1?F2?2cos? 依图甲有:
依图乙有:N??F1sin?
tan??N?N??F1?sin??F?tan??5F.2cos?2
故可以得到:练习:
1.如图(3)所示,一个重为G=10N的物体被固定于天花板
上的两根细绳AO与BO系住,两根细绳与天花板的夹角分别为30°和60°。求两根细绳分别受到多大的拉力?
解析:物体由于受到重力的作用对细绳产生了拉力,拉力的方向沿细绳方向,求出重力沿细绳方向的两个分力即可得细绳受到的拉力。如图(4)所示,作出重力沿细绳方向的分力,根据直角三角形知识可得: TBO=G1=Gcos30°=
N TAO=G2=Gsin30°=5N
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