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合力:假設一個力單獨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:假設幾個力共同作用的效果與某個力單獨作用的效果相同,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。
平行四邊形規則
當兩個力合在一起時,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,最后的結果就是這些力的合力。
向量和標量
矢量:既有大小又有方向,相加時遵循平行四邊形規則的物理量。
標量:只有大小、沒有方向、相加時遵循算術規則的物理量。
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。
合力與分力的關系
合力與分力的關系
當兩分力大小不變時,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)當兩個分力方向相同(θ=0°)時,合力最大,F=F1+F2,且合力與分力方向相同。
(2) 當兩個分力方向相反時(θ=180°),合力最小,F=|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F1和F2垂直時
(2) 當F1和F2大小相等且夾角為120°時
(2) 當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,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,則三個力的合力最小值為0。在力(F1,F2)的合力范圍內,當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
(1) 優先合成共線成分
(2) 優先合成相互垂直的力分量
(3) 當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:(1)根據力的作用進行分解; (2)根據實際需要分解。
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,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,F2=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; 相當于F1和F2分量的影響,F1=mgsinα,F2=mgcosα(α為坡度的傾斜角度)
3、當質量為m的光滑球被垂直擋板阻擋并靜止在斜面上時,其重力產生兩種作用:一是使球壓住擋板,相當于分力F1的作用;二是使球壓住擋板,相當于分力F1的作用; 另一種是使球壓在斜面上,相當于分力F2的作用,F1=mgtan α,F2=mg/cos α(α為斜面的傾斜角度)
4、質量為m的物體被支架懸掛,處于靜止狀態。 它的重力產生兩種作用:一是拉AB,相當于分力F1的作用,二是壓BC,相當于分力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。
選擇坐標軸的原則:坐標軸的選擇理論上是任意的,但為了簡化問題,在實際中,建立坐標系時,應將盡可能多的力落在坐標軸上。
一般步驟
(1)建立坐標系:選擇適當的方向,建立直角坐標系。 建立坐標系的原則:原則上,坐標系的建立是任意的。 為了簡化問題,一般考慮以下兩個問題: 在坐標軸上施加盡可能大的力; 盡量使待求的力在坐標軸上。
(2)各力:將不在坐標軸上的各力分解為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和。 (沿坐標軸正方向的力取為正,反之為負)即:Fx=F1x+F2x+…; Fy=F1y+F2y+……。
(4)求合力:合力的大小F=
,假設合力方向與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Fsinθ