1. 共點力的合成
1、合成方法
(一)繪圖方法
(2)估計法:根據(jù)平行四邊形法則畫出示意圖,然后用解三角形的方法求合力,這是解題的常用技巧。
2. 算法
(1) 平行四邊形法則:要求互成角度的兩個共點力 F1 和 F2 的合力,可以用代表 F1 和 F2 的有向線段為鄰邊作平行四邊形,對角線為平行四邊形的 代表合力 的大小和方向,如圖 1A 所示。
(2) 三角形法則:求兩交點力F1、F2成角度的合力,可依次首尾相連代表F1、F2的線段,將F1、F2的另外兩端畫出。將F2連接起來,則連接線代表合力的大小和方向,如圖B所示。
3. 重要推論
(1) 當(dāng)兩個分力一定時,傾斜角θ越大,合力越小。
(2)合力一定時,兩主分力傾斜角越大力的正交分解的原則,兩分力越大。
(3) 合力可以小于分力,可以等于分力,也可以大于分力。
合力范圍
(1) 兩個共點力的合成
|F1-F2|≤Fhe≤F1+F2,即兩個力大小不變時,合力隨著傾角的減小而減小。 當(dāng)兩個力方向相反時,合力最小,為|F1-F2|; 當(dāng)兩個力方向相同時,合力最大,為F1+F2。
(2) 三個共同點的綜合
①當(dāng)三個力共線且方向相同時,合力最大,為F1+F2+F3。
②取任意兩個力,求其合力的范圍。 如果第三力在此范圍內(nèi),則這三個力的合力的最小值為零。 如果第三個力不在這個范圍內(nèi),則合力的最小值。最小值是最大的力除以另外兩個較小的力之和的絕對值。
2.力分解的兩種常用技術(shù)
1、力的療效分解方法:
(1)根據(jù)力的實際作用確定兩個實際分力的方向;
(2)然后根據(jù)兩個實際分力的方向畫出平行四邊形;
(3)最后利用平行四邊形和物理知識求出力的兩個分力的大小。
2.正交分解法
(1) 定義:將已知的力在相互垂直的兩個方向上分解的方式。
(2)構(gòu)造坐標(biāo)軸的原則:分解力少、分解力容易的原則(即坐標(biāo)軸上的力盡可能多)。
例:風(fēng)洞是空氣動力學(xué)和熱學(xué)實驗的重要設(shè)備。 圖中為測試客機(jī)性能的風(fēng)洞實驗示意圖,其中AB代表客機(jī)模型的截面,OL為拉動客機(jī)模型的繩索。 已知客機(jī)模型的重量為G力的正交分解的原則,當(dāng)客機(jī)模型靜止在空中時,繩索正好水平,客機(jī)模型截面與水平面的傾斜角為θ,則作用在客機(jī)模型上的風(fēng)力為 ( )
AG/cosθ
B. Gcosθ
重心/sinθ
D. 正弦θ
【分析】作用在客機(jī)模型上的風(fēng)力F垂直于AB向下,風(fēng)力F的垂直分力等于客機(jī)模型的重力,即Fcosθ=G。 解為F=G/cosθ,A正確。
練習(xí):如圖所示,一個人安靜地躺在沙發(fā)上,桌座與水平面有一個固定的傾斜角θ。 設(shè)人所受的重力為G,則桌子各部分對人的斥力的合力為()
A。 G
B. 正弦θ
C。 Gcosθ
D. Gtanθ
答案:A
附表:力的合成與分解是中學(xué)力分析最基本的技能。 而且,我們所學(xué)到的只是力的分解與合成的方式,如何選擇和使用呢? 區(qū)分兩種方法的優(yōu)缺點,可以達(dá)到快速解決問題的效果。