高中物理备考笔记:力的分解与合成

力的分解与合成

力是矢量。

力的分解与合成可用以下规则完成:平行四边形法则、三角形法则

两个法则是等效的。对有些问题,三角形法则可能效率较高,而对于另外一些问题,平行四边形法则可能效率更高一些。

在最近十年的客观题中,多次直接考查力的分析与合成。此处收录较具典型性的三题。


典型考题1:2016年全国卷二题14

质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中

A.F逐渐变大,T逐渐变大 B.F逐渐变大,T逐渐变小

C.F 逐渐变小,T逐渐变大 D.F逐渐变小,T逐渐变小

此题可用三角形法则解答,效率很高。只需要画图,不需要计算。

在本题中,以绳结为研究对象,该对象在 \overrightarrow{G},\overrightarrow{T},\overrightarrow{F} 这三个力的作用下处于平衡状态,所以,三个力的合力为零。三个力首尾相接,构成一个闭合三角形。

显然,在O点向左移动的过程中,T,F 这两个力都在变大。

有学生提问:老师,在有些图中,三个矢量首尾相接,而在另外一些图中却不是这样。这是为什么?

对这个问题的回答是:这两个图表达的意思并不相同。

如下图所示,

\overrightarrow{AB} + \overrightarrow {BC} = \overrightarrow {AC}

\overrightarrow {AC} 代表 \overrightarrow {AB}\overrightarrow {BC} 这两个矢量之和;在图中,以一根带箭头的虚线表示,箭头在 C 端。

而在另外一个图中,\overrightarrow{AB}, \overrightarrow{BC}, \overrightarrow{CA} 这三个矢量的首尾相接,构成一个闭合三角形。相应的,这三个矢量的和是零矢量。

\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}+\overrightarrow{CA} = \overrightarrow{AC} +\overrightarrow{CA} =\overrightarrow{0}

注意:\overrightarrow{AC}\overrightarrow{CA} 大小相等而方向相反,其和为零矢量。

回到前面【2016年全国卷二题14】的解答过程中,我们用带箭头的虚线代表 FT 的合力;这个合力与重力大小相等,方向相反。

如果以 \overrightarrow{F},\overrightarrow{T},\overrightarrow{G} 分别代表这三个力,则其矢量和为零矢量:

\overrightarrow{F}+\overrightarrow{T}+\overrightarrow{G} = \overrightarrow{0}


典型考题2:2014年海南卷题5

5.如图,一不可伸长的光滑轻绳,其左端固定于O点,右端跨过位于 O' 点的固定光滑轴悬挂一质量为 M 的物体; OO' 段水平,长度为L; 绳上套一可沿绳滑动的轻环。现在轻环上悬挂一钩码,平衡后,物体上升 L,则钩码的质量为

A.\dfrac{\sqrt{2}}{2}M\qquad B.\dfrac{\sqrt{3}}{2}M \qquad C.\sqrt{2}M\qquad D.\sqrt{3}M

依题意可知:两段绳子的夹角为 60°.

此题用正交分解法解答较为方便;当然,也可以用三角形法则。结论是一致的:钩码的质量 m=\sqrt{3} M.


典型考题3:2011年海南卷题4

4.如图,墙上有两个钉子 ab,它们的连线与水平方向的夹角为 45°,两者的高度差为 l。一条不可伸长的轻质细绳一端固定于 a 点,另一端跨过光滑钉子 b 悬挂一质量为 m_1 的重物。在绳上距 al/2c 点有一固定绳圈。若绳圈上悬挂质量为 m_2 的钩码,平衡后绳的 ac 段正好水平,则重物和钩码的质量比 \dfrac{m_1}{m_2}

A.\sqrt{5} \qquad B.2 \qquad C.\dfrac {\sqrt{5}}{2} \qquad D.\sqrt{2}

此题以几何化方法解答为佳。

以绳结为研究对象,受到三个力作用;三个力构成闭合三角形。

根据三角形的相似关系可知:m_1g : m_2g = \sqrt{5}:2


更多真题,请看:高考物理真题:力的分解与合成

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,132评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,802评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,566评论 0 338
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,858评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,867评论 5 368
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,695评论 1 282
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,064评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,705评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 42,915评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,677评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,796评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,432评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,041评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,992评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,223评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,185评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,535评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容