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合力:假設(shè)一個力單獨(dú)作用的效果與某些力共同作用的效果相同,則該力稱為這些力的合力。
分力:假設(shè)幾個力共同作用的效果與某個力單獨(dú)作用的效果相同,則這些力稱為該力的分力。
力的合成:求多種力的合力的過程。
力的分解:尋找力的組成部分的過程。
平行四邊形規(guī)則
當(dāng)兩個力合在一起時,可以繪制一個平行四邊形斜面正交分解,其中代表兩個力的有向線段為相鄰邊。 相鄰兩條邊之間的對角線表示合力的大小和方向。 如圖所示,F(xiàn)代表F1和F2的合力。
力的分解
力的分解也遵循平行四邊形法則。 如果沒有限制,同一個力可以分解為無數(shù)對大小不同、方向不同的分力。 如圖所示,已知力的分解一般根據(jù)具體問題來確定。
多種力的合成方法
先求任意兩個力的合力,然后再求這個合力與第三個力的合力,直到所有力合在一起,最后的結(jié)果就是這些力的合力。
向量和標(biāo)量
矢量:既有大小又有方向,相加時遵循平行四邊形規(guī)則的物理量。
標(biāo)量:只有大小、沒有方向、相加時遵循算術(shù)規(guī)則的物理量。
三角法則
將兩個向量首尾相連,從第一個向量的開頭到第二個向量的結(jié)尾的有向線段代表組合向量的大小和方向,說明這三個向量的有向線段正好構(gòu)成一個閉閉的三角形。 如圖所示斜面正交分解,圖A是受力形成的三角形; 圖B是位移形成的三角形。
合力與分力的關(guān)系
合力與分力的關(guān)系
當(dāng)兩分力大小不變時,合力F隨著兩分力夾角θ的增大而減小,隨著θ的減小而增大。 (0°≤θ≤180°)
(1)當(dāng)兩個分力方向相同(θ=0°)時,合力最大,F(xiàn)=F1+F2,且合力與分力方向相同。
(2) 當(dāng)兩個分力方向相反時(θ=180°),合力最小,F(xiàn)=|F1-F2|,合力方向與較大分力方向相同。
(3) 合力的取值范圍為:|F1-F2|≤F≤F1+F2。
(4)合力可以大于某個分力,可以小于某個分力,也可以等于某個分力。
兩種力合成的幾種特例
(1) 當(dāng)F1和F2垂直時
(2) 當(dāng)F1和F2大小相等且夾角為120°時
(2) 當(dāng)F1和F2大小相等且夾角為θ時
三個力的合力范圍
(1)最大值:三個力的方向相同時,合力最大。
=F1+F2+F3。
(2)最小值:如果三個力中最大的力在另外兩個力的合力的變化范圍內(nèi),則三個力的合力的最小值為0; 如果三個力中最大的力F3不在另外兩個力的范圍內(nèi),則三個力的合力最小值為0。在力(F1,F(xiàn)2)的合力范圍內(nèi),當(dāng)F1和F2的方向相同且與最大力F3的方向相反時,三個力的合力最小。
=F3 – (F2+F1)
多種力的綜合技術(shù)
(1) 優(yōu)先合成共線成分
(2) 優(yōu)先合成相互垂直的力分量
(3) 當(dāng)兩個分力大小相等且夾角為120°時,合力等于兩個分力,且方向沿夾角平分線。
力分解的依據(jù):(1)根據(jù)力的作用進(jìn)行分解; (2)根據(jù)實(shí)際需要分解。
力分解的常見例子
1、地面上的物體受到斜向上的拉力F,拉力F一方面使物體沿水平地面前進(jìn),另一方面又將物體向上提起。 因此,拉力F可分解為水平向前的力F1和垂直向上的力F2。 F1=Fcos θ,F(xiàn)2=Fsin θ(θ為拉力F與水平方向的夾角)
2、放置在斜坡上的物體重力產(chǎn)生兩種作用:一是使物體有沿著斜坡滑下的趨勢;二是使物體有沿著斜坡滑下的趨勢。 另一種是使物體壓斜面; 相當(dāng)于F1和F2分量的影響,F(xiàn)1=mgsinα,F(xiàn)2=mgcosα(α為坡度的傾斜角度)
3、當(dāng)質(zhì)量為m的光滑球被垂直擋板阻擋并靜止在斜面上時,其重力產(chǎn)生兩種作用:一是使球壓住擋板,相當(dāng)于分力F1的作用;二是使球壓住擋板,相當(dāng)于分力F1的作用; 另一種是使球壓在斜面上,相當(dāng)于分力F2的作用,F(xiàn)1=mgtan α,F(xiàn)2=mg/cos α(α為斜面的傾斜角度)
4、質(zhì)量為m的物體被支架懸掛,處于靜止?fàn)顟B(tài)。 它的重力產(chǎn)生兩種作用:一是拉AB,相當(dāng)于分力F1的作用,二是壓BC,相當(dāng)于分力F2的作用。 F1 = mgtan α , F2=mg/cos α
力的正交分解
概念:沿著兩個選定的相互垂直的方向分解力的方法。
選擇坐標(biāo)軸的原則:坐標(biāo)軸的選擇理論上是任意的,但為了簡化問題,在實(shí)際中,建立坐標(biāo)系時,應(yīng)將盡可能多的力落在坐標(biāo)軸上。
一般步驟
(1)建立坐標(biāo)系:選擇適當(dāng)?shù)姆较颍⒅苯亲鴺?biāo)系。 建立坐標(biāo)系的原則:原則上,坐標(biāo)系的建立是任意的。 為了簡化問題,一般考慮以下兩個問題: 在坐標(biāo)軸上施加盡可能大的力; 盡量使待求的力在坐標(biāo)軸上。
(2)各力:將不在坐標(biāo)軸上的各力分解為x軸和y軸,求各分力的大小,如圖所示。
(3) 分別求x軸和y軸方向的合力。 合力等于該方向上所有力的代數(shù)和。 (沿坐標(biāo)軸正方向的力取為正,反之為負(fù))即:Fx=F1x+F2x+…; Fy=F1y+F2y+……。
(4)求合力:合力的大小F=
,假設(shè)合力方向與x軸夾角為φ,則tan φ=Fy/Fx
已知力的條件分解的討論
分解已知力時,有解或無解。 關(guān)鍵在于代表合力的對角線和給定的代表分力的有向線段能否構(gòu)成平行四邊形(或三角形)。 如果是這樣,有一個解決方案; 如果沒有就沒有解決辦法。 具體情況如下:
1、當(dāng)合力和兩個分力的方向已知時,兩個分力有唯一解(如圖)。
2、當(dāng)合力的大小和方向以及一個分量已知時,另一個分量就有唯一解(如圖所示)。
3、當(dāng)合力、一個分力的大小和另一個分力的方向已知時英語作文,如圖所示,有幾種可能:
(1)當(dāng)Fsinθ