2015高中物理3.5力的分解习题新人教版必修1
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力的分解是物理学中的基本概念,特别是在力学领域中占有重要地位。这个概念主要涉及如何将一个力分解为两个或多个互相垂直的分力,这些分力的矢量和等于原来的力。在高中物理课程中,力的分解是学生必须掌握的重要知识点。 1. 在光滑斜面上自由下滑的物体受到的力: - 重力:物体受到地球引力的作用,始终指向地心,大小等于物体质量乘以重力加速度。 - 斜面的支持力:斜面对物体的反作用力,与重力在垂直斜面方向的分量平衡,使物体不陷入斜面。 - 下滑力:这个概念是错误的,没有下滑力这个独立的力,而是重力沿着斜面方向的分量导致物体下滑。 2. 力的分解示例: - mg(重力)可以分解为F1(平行于斜面,使物体下滑的力)和F2(垂直于斜面,即物体对斜面的压力)。物体实际只受到重力mg和斜面的支持力N的作用,而F1和F2只是重力在不同方向的分量,不是独立的力。 3. 水平面上物体受力分析: - 当物体受到斜向上的拉力F时,它可能静止,这时水平面会给物体提供一个静摩擦力与F1平衡,F2通常表示F在竖直方向上的分量,与重力平衡。F1并不是物体对水平面的摩擦力,而是拉力在水平方向的分量;F2也不是水平面对物体的支持力,而是拉力在竖直方向的分量。 4. 力的合成与分解规则: - 力的分解遵循平行四边形法则,两个分力的大小和方向可以自由组合,只要它们的矢量和等于原来的力。所以,7N的力可以分解为4N和7N、4N和11N,甚至7N和0N的两个分力,但不能分解为4N和12N,因为这超出了原始力的范围。 5. 力的合成实例: - A选项正确,因为2N的力可以分解为7N和6N,这两个分力的矢量和可以是2N。 - B选项错误,因为8N和12N的分力之和超过了14N,不可能等于2N。 - C选项正确,两个5N的力可以形成10N的合力,反之亦然。 - D选项错误,4N和3N的分力之和不能等于8N。 6. 圆球挂在墙上的受力分析: - 绳子的拉力T与重力G在同一直线上,当绳与墙成30°角时,可以使用三角函数关系来确定T和N的大小。在这个问题中,T和N都是G的分力,因此T和N的矢量和等于G,但由于角度关系,它们的大小并不相同。 7. 力的分解计算: - 已知合力为300N,一个分力为100N且沿水平方向,利用勾股定理可以求出另一个分力的大小,大小为200N,方向与合力成30°角,并与已知分力分居在合力的两边。 8. 斜面上光滑球的受力分析: - 重力可以分解为两个分力:一个水平向左的力F1,它使球压紧挡板,大小等于mg/cosθ;另一个垂直斜面向下的力F2,它使球压紧斜面,大小等于mgtanθ。 通过以上解析,我们可以看到力的分解是解决问题的关键,它可以帮助我们理解物体在多力作用下的平衡状态以及运动情况。在解决实际问题时,必须熟练运用力的分解原理进行受力分析。
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