1、合力和分力
如果一個(gè)力所產(chǎn)生的作用與其他幾個(gè)力所產(chǎn)生的作用相同,則該力稱為這些力的合力,而這些力稱為該力的分力。
2、力的合成:求幾個(gè)力的合力稱為力的合成。
1、平行四邊形法則:力合成的本質(zhì)是在保證效果相同的情況下,用一種力的作用代替幾種力的作用。 這個(gè)力就是這些力的“等效力”(合力)。 力的平行四邊形法則是從“等價(jià)”的角度通過實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來的共點(diǎn)力的綜合法則。 它給出了尋求這種“等效替代”時(shí)應(yīng)遵循的規(guī)則。
2、三角形法則:平行四邊形法則可以簡(jiǎn)化為三角形法則。 從三角形法則還可以得到一個(gè)有用的推論:如果n個(gè)力首尾相連形成一個(gè)封閉的多邊形,那么這n個(gè)力的合力為零。
3、同一點(diǎn)兩個(gè)力的合力范圍:
|F1-F2| ≤F組合≤F1+F2
4、三個(gè)力在公共點(diǎn)處的合力的最大值為三個(gè)力之和,最小值可以為零。
3.力的分解:求力的組成部分稱為力的分解。
1、力的分解遵循平行四邊形法則。 力的分解相當(dāng)于找到已知對(duì)角線的鄰邊。
2、兩個(gè)力的合力唯一確定。 理論上,無需附加條件英語作文,力的兩個(gè)分力就可以分解為無數(shù)個(gè)分力。 但在具體問題中,應(yīng)根據(jù)受力的實(shí)際效果進(jìn)行分解。 。
3、幾種條件力的分解
(1) 當(dāng)兩個(gè)分力的方向已知時(shí),求兩個(gè)分力的大小有唯一解。
(2)當(dāng)一個(gè)分力的大小和方向已知時(shí),求另一分力的大小和方向有唯一解。
(3)當(dāng)已知兩個(gè)分力的大小時(shí),當(dāng)求出兩個(gè)分力的方向時(shí),分解不唯一。
(4)給定一個(gè)分量的大小和另一個(gè)分量的方向力的合成與分解,當(dāng)求這個(gè)分量的方向和另一個(gè)分量的大小時(shí),分解方法可能是唯一的,也可能不是唯一的。
4、力的合成與分解體現(xiàn)了用等效方法研究物理問題。
綜合和分解是為了方便研究問題而引入的方法。 當(dāng)用合力代替多個(gè)力時(shí),必須將合力與各個(gè)分力解耦,即在考慮合力時(shí),不能考慮分力。 同樣,分解力時(shí),只能考慮分力,不能同時(shí)考慮合力。
5.力的合成與分解常用的數(shù)學(xué)方法
基本方法是利用平行四邊形法則來求解力的合成分解。 還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采用不同的分析方法:
1、如果出現(xiàn)直角三角形,常用三角函數(shù)來表達(dá)合力與分力的關(guān)系。
2、如果給定條件中存在長(zhǎng)度條件,則求解共同力組成的三角形(矢量三角形)與長(zhǎng)度組成的三角形(幾何三角形)的相似比。
3、用正交分解法解決力的合成與分解問題:將一個(gè)力分解為兩個(gè)相互垂直的分力。 這種分解方法稱為正交分解方法。
使用正交分解法求合力的步驟:
(1)首先建立平面直角坐標(biāo)系并確定正方向
(2)將各個(gè)力投射到x軸和y軸上,但需要注意的是,同正方向的力為正,與正方向相反的力為負(fù)。 這樣,就可以使用正負(fù)號(hào)了。 表示正交解析力的分量的方向。
(3)求x軸各分力的代數(shù)和Fx和y軸各分力的代數(shù)和Fy和。
注意:(1)分析同一問題時(shí),和向量與分量向量不能同時(shí)使用。 也就是說,分析問題時(shí),一旦考慮了和向量,就不能再考慮分量向量了; 在考慮了分量向量之后,就不能再考慮和向量了。
(2)向量的合成和分解必須仔細(xì)繪制。 使用平行四邊形法則時(shí),分量向量和和向量必須畫成帶箭頭的實(shí)線,平行四邊形的另外兩條邊必須畫成虛線。
(3) 必須合理繪制各向量的大小和方向。
(4)應(yīng)用正交分解時(shí),必須明確定義兩個(gè)分量向量與和向量之間的夾角是大銳角和小銳角,不能隨意畫成45°。 (標(biāo)題規(guī)定45°的除外)
題型說明
1. 平行四邊形規(guī)則
無風(fēng)時(shí),氣球以4m/s的勻速垂直上升。 現(xiàn)自西向東的風(fēng)速為3m/s,則
(1) 氣球相對(duì)于地面運(yùn)動(dòng)的速度方向?yàn)?。
(2)如果風(fēng)速增大,則將一定時(shí)間內(nèi)氣球上升的高度與風(fēng)速增大前進(jìn)行比較。 (填寫“增加”、“減少”、“保持不變”)
【分析】(1)從地面人的角度來看,氣球的運(yùn)動(dòng)同時(shí)參與兩種運(yùn)動(dòng),即垂直向上運(yùn)動(dòng)和自西向東水平運(yùn)動(dòng)。如圖2-8所示,根據(jù)根據(jù)平行四邊形法則,合成速度為
即合成速度方向?yàn)闁|向上53°。
(2)如果一個(gè)物體同時(shí)參與兩個(gè)運(yùn)動(dòng),則這兩個(gè)子運(yùn)動(dòng)是“相互獨(dú)立、同時(shí)進(jìn)行”的,并且各自遵守各自的規(guī)律。 風(fēng)引起的水平偏運(yùn)動(dòng)不會(huì)影響氣球的垂直偏運(yùn)動(dòng)。 氣球的上升高度與風(fēng)速無關(guān),任何時(shí)間段上升高度都保持不變。
2. 三角形法則
(1) 如圖所示,一個(gè)光滑的半球形容器固定在水平面上,O為球心,質(zhì)量為m的小滑塊在水平力F的作用下靜止在P點(diǎn)。滑塊的力為FN。 OF與水平方向的夾角為0。下列關(guān)系中正確的是( )
(2)如圖所示,將一個(gè)光滑的半球固定在水平面上。 一個(gè)小定滑輪固定在球中心O的正上方。 繩子的一端系著一個(gè)小球。 將球置于半球面上的A點(diǎn),另一端纏繞在滑輪上,如圖所示。 現(xiàn)在慢慢拉繩子,使球從A點(diǎn)滑到半??球的頂部(尚未到達(dá)頂部)。 在此過程中,球?qū)Π肭虻膲毫和弦的拉力T的變化為( )
AN變大,T變大力的合成與分解,BN變小,T變大
CN不變,T變小,DN變大,T變小。
【分析】對(duì)A進(jìn)行受力分析,如圖所示,受力三角形AF'N與幾何三角形OBA類似。 它與相似三角形的對(duì)應(yīng)邊成正比。 解決辦法是N不變,T變小。 【答案】C
3.正交分解法
質(zhì)量為m的木塊在推力F的作用下在水平地面上做勻速運(yùn)動(dòng)。已知木塊與地面的動(dòng)摩擦系數(shù)為μ,那么下列哪個(gè)值是木塊滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力是多少?
A. μmg B. μ(mg+Fsinθ)
C. μ(mg-Fsinθ) D. Fcosθ
【分析】木塊勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受到重力mg、推力F、支撐力FN、摩擦力Fμ四種力的作用。沿水平方向建立x軸,分解F如圖所示正交(這樣只需分解F即可建立坐標(biāo)系)。 由于木塊以勻速直線運(yùn)動(dòng),在x軸上,朝向
左邊的力與右邊的力相等(水平方向的兩個(gè)力平衡); y 軸上的向上力等于向下力。
力(垂直方向的兩個(gè)力平衡)。現(xiàn)在