力的分解是高中物理的核心思想。 雖然不會有考察力分解概念的題,但基本上所有的題都需要分析力的思路。 力的分解通常有兩種方法,一種是根據力的作用分解,另一種是正交分解。 這兩種方法適用于不同的場景。 在當前場景下選擇合適的方法將有效簡化我們解決問題的過程。 下面我來介紹一下這兩種方式適合什么場景。
壓力影響分解
例如如下圖
物體靜止在斜面上。 斜面上的物體靠重力和摩擦力支撐。 重力有兩種作用。 一種是將物體壓在斜面上(即Gcosθ),另一種是將物體向斜面上拉(即Gsinθ)。 因此,我們可以將重力分解為這兩種力,這就是力效應分解的意思。
如果很容易在問題中力的實際作用方向上找到平衡力,那么就用壓緊力的作用來分解它。 例如,在上面的例子中斜面力的分解7種情況圖,我們很容易看出,沿著斜面的重力分量可以通過摩擦力來平衡,垂直于斜面的重力分量可以通過支撐力來平衡。 因此,根據力的影響,我們可以很容易地寫出以下兩個方程。 方程:
N+Gcosθ=0
F+Gsinθ=0
正交分解
如下所示:
正交分解是指將所有力均勻分解為水平方向(x)和垂直方向(y)兩個分量,而不管力的實際作用。
如果問題中力的實際效果不明顯,或者物體受到很大的力,建議使用正交分解方法。 將每個力分解為水平和垂直方向斜面力的分解7種情況圖,然后將每個方向上的所有分力相加和相減。 最后,這些力可以均勻地轉化為水平和垂直方向的兩個力。 這樣一來,雖然每個勢力都是個體技能都要分解,而且流程有點多,但是我們的思路是非常清晰的。
總結
事實上,我們力分解的目的是建立平衡力方程。 以上兩種方法并無優劣之分。 在某些場景下,根據力的影響分解平衡力方程可能更容易,而在其他場景下,正交分解更有效。 大家還需要多做題、多思考。 做足夠多的題后,你自然會產生題感,并很快選擇當下最合適的方法。