大小为Fmax=F1+F2+F3.
②最小值:以这三个力的大小为边,如果能组成封闭的三角形,则其合力的最小值为零,即Fmin=0;如果不能,则合力的最小值的大小为 Fmin=F1-|F2+F3|(F1为三个力中最大的力).
二、力的分解
力分解的两种常用方法 1.按力的效果进行分解:
(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向; (2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形; (3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小. 2.正交分解法
(1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.
(2)建立坐标轴的原则:以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上). 例题4:对力的分解理解
若将一个力F分解为两个力
F是物体实际受到的力
、
、,则下列说法正确的是( )
? ? ? ?
不是物体实际受到的力
、
三个力的作用
物体同时受到F、
、
共同作用的效果与F相同
答案详解
ABD
解:A、F是物体实际受到的力.所以A选项是正确的; B、分力不是物体所受到的力, C、一个力F分解为两个分力误;
、 和
是两个分力.所以B选项是正确的; ,则F是
和
的合力.故C错
D、分力的共同作用效果与合力的作用效果相同.所以D选项是正确的. 所以ABD选项是正确的. 解析:
合力的作用效果与分力的共同作用效果相同.根据平行四边形定则可以知道合力与分力的大小关系.
例题5:力的合成与分解综合题
重为G1=8 N的砝码悬挂在轻绳PA和PB的结点上.PA偏离竖直方向37°角,PB在水平方
向,且连在重力为G2=100 N的木块上,木块静止于倾角为θ=37°的斜面上,如图11所示.试求:木块与斜面间的摩擦力大小和木块所受斜面的弹力大小.
图11
解析 对P点进行受力分析,建立如图甲所示的坐标系. 由水平方向和竖直方向列方程得: F=F1sin 37°,G1=F1cos 37° 3
联立解得F=G1tan 37°=8×4 N=6 N 对G2进行受力分析建立如图乙所示的坐标系.
平行斜面方向上,Fcos θ+G2sin θ=Ff 解得摩擦力Ff=6×0.8 N+100×0.6 N=64.8 N 垂直斜面方向上,Fsin θ+FN=G2cos θ 解得弹力FN=100×0.8 N-6×0.6 N=76.4 N 答案 64.8 N 76.4 N 例题6:力的合成与分解综合题
如图所示,小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上,设小球质量 角
,悬线与竖直方向夹角
.求:
,光滑斜面的质量为
,斜面倾
,置于粗糙水平
面上。重力加速度为
(1)当斜面体静止时,悬线对小球拉力大小; (2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向。
(3)若地面对斜面体的最大静摩擦力等于地面对斜面体支持力的K倍,为了使整个系统始终处于静止状态,K必须满足什么条件?
答案详解
(1) 解析:
(2) ,水平向左 (3)
(1)设支持力为 ,绳子的拉力为 ,则有: ,
可得:
(2)以小球和斜面整体为研究对象,受力分析,由于系统静止,则:
,方向水平向左
对小球和斜面整体受力分析,由平衡条件:
所以:
又由题意可知: ,即 ,所以
考点:本题考查了摩擦力、力的平衡、整体法和隔离法。
三、题型总结
总结:力的合成法与分解方法的选择
1、力的效果分解法、正交分解法、合成法都是常见的解题方法,一般情况下,物体只受三个力的情形下,力的效果分解法、合成法解题较为简单,在三角形中找几何关系,利用几何关系或三角形相似求解;而物体受三个以上力的情况多用正交分解法,但也要视题目具体情况而定.
2、构建物理模型,解决实际问题 把力按实际效果分解的一般思路: