力的分解與合成是基礎
我們的知識來自于實踐。 通過觀察現象來記憶規則比通過計算公式更容易、更有效。
初中我們講力的合成時,兩個力在同一條直線上,而且只有兩種情況:方向相同和方向相反。 現在我們研究兩個有夾角的力作用在同一物體上時的合力。 之間的關系。
拿起旁邊的書包,雙手握住書包帶,將書包提起,并保持書包靜止不動。 此時,兩條書包帶上的力為分力,書包的重力等于合力,方向相反。 改變握住書包帶的兩只手的位置,調整兩個部件的大小和角度,使書包在空中保持靜止(位置不變),我們可以感覺到,當合力不變時, 2 當分力的角度發生變化時,力的大小也會發生變化,這個規律很容易感受到。 角度越小,越省力,角度越大,越省力。
而當我們用繪圖來表達這個變化規律時,我們會發現分力和合力之間存在一定的關系:就像平行四邊形中的兩條邊與對角線的關系,或者說兩條邊之間的關系以及三角形中的第三個。 三邊的關系,這就是力的合成所遵循的平行四邊形定律和三角形定律。 也是我們學的第一件事,就是根據力的作用來分解和合成。
有了圖形,我們還可以利用之前學過的三角函數,用角度來表達邊長之間的關系。 這里我們用的最多的是構造直角三角形,即正交分解,將一個力分解為兩個互相垂直的方向。 這里基本上大家都沒有問題,區別在于熟練程度。
選擇正交分解還是效應分解?
這是我們遇到的第一個問題,尤其是涉及到結、活動桿、滑輪時什么是力平衡公式,最容易出錯。 這里我推薦動手實驗并注重記憶。
讓我們從最簡單的結開始。 繩結分為活動式和固定式,但大多數情況下都視為固定式,因為想要活動繩結就需要滑輪什么是力平衡公式,可以將其放入滑輪的分類力中。 周圍有很多固定的結,比如書包帶、鞋帶、各種電線等。 只要拿起一個玩一玩,你就會發現固定的結需要根據力的作用進行分解。 使用正交分解效率更高。 麻煩。 如果有一個力是垂直于重力的,就相當于給你一個正交分解,另一個力可以繼續正交分解。
然后是活動桿,大部分是可以在垂直面上上下旋轉的桿。 它的規則很容易記住,我們可以用筆來記住它們。 將兩根手指放在筆的兩端。 假設左端是活動桿的活動軸。 如果要保持筆水平,右手只能向左水平用力。 一旦用力偏離,筆就會掉落。 因此,作用在該活動桿頂部的力必須是水平支撐力并且垂直于重力。 與上述情況類似,另一個力也可以正交分解。
最后一類是滑輪,主要包括三種變形:動結上的滑輪、定滑輪、支架頂部的定滑輪(也是定桿的變形)。 定滑輪我們在初中就學過。 其特點是改變力的方向但不改變力的大小。 高中時的平移就是定滑輪兩側繩索上的力大小相等且方向沿著繩索的方向。 這種情況下,兩個力的大小和方向已經確定,所以可以按照力的作用來分解,而不能正交分解。
綜上所述,力的分解有兩種類型:效應分解和正交分解。 優先采用效果分解,尤其是固定結、固定桿、滑輪的情況; 其次是正交分解,包括具有受力水平的繩子。 結,活動桿。 (后面的練習中我們會測試更多的正交分解,但首先要掌握按效果分解。)
力的動態平衡如何分類
無論是三力平衡、四力平衡、不在同一平面的多力平衡,還是整體法、孤立法、解析法,它們都處于靜止或均勻狀態畢竟是直線狀態。 分解方法只有兩種。 力的大小是確定的。 的。 但說到力量的動態平衡,一下子就難倒了很多人。 不但情況復雜,而且手段也多得讓人不知所措。
我先說一下這里可以采用的幾種方法: 1、依次采用整體法和孤立法; 2.矢量三角形; 3、相似三角形(包括正弦定理法); 4、動態圈; 5.活結關聯(包括滑輪,本質上還是使用類似的三角形)。 如果你對這五種方法不熟悉,可以在《53》、《高中必答題》等練習冊上找到。 每種方法至少要練習兩個問題,否則下面的話就沒用了。
掌握了這五種方法之后,我們來談談遇到問題該選擇哪種方法:
1、兩個物體直接接觸,用彈簧連接,用硬棒連接,用不變形的繩子連接但繩子保持直,高中第一學期兩個電荷之間的相互作用力。 在這些情況下,如果兩個對象可以視為一個對象,那么應該依次使用整體法和隔離法。
2. 合力是一個固定值(例如,如果一個物體被懸掛,該物體的重力保持不變),一個力的方向固定但大小是可變的,另一個力的大小和大小是可變的方向。 在這種情況下,可以使用向量三角形來解決該問題。 當兩個分力相互垂直時,其中一個力最小,當不垂直時,有兩種解。
接下來的兩個組件可以更改:
3. 合力是固定值,另外兩個力的大小和方向是可變的。 特別是遇到圓形(包括半圓和1/4圓)時,采用相似三角形來解決。 力之間的比率等于三角形邊長的比率。 ,可以同時使用正弦定理。
4. 合力是一個恒定值。 兩個力的大小和方向可以改變,但夾角不變。 這時,畫圖就可以發現,這符合圓的內弦所對的圓周角相等的規律,所以稱為動圓解法,三個力就是三個弦在圈子里。 當弦通過圓心時為最大值,等于圓的直徑。
5、活繩結有關系。 合力仍然是一個固定值。 另外兩個力的大小和方向是可變的。 重物可以在中間滑動。 這時,我們需要將一側的繩子延長,使其與另一側的繩子長度相同。 與兩個節點之間的距離一起構造一個類似的三角形,力之間的比值等于三角形邊長的比值,以求力的變化。
學習建議
共點力平衡和力分析是高中物理的重點和基礎。 他們無法逃脫。 如果現在不學,高三復習的時候就更痛苦了。 在此我建議三點:
首先,你必須做練習。 如果你記不住方法,就用眼睛和雙手記住它們。
其次,上述方法必須與練習相對應地進行練習,尤其是力量的動態平衡。 如果你看不懂我寫的東西,那就意味著你必須做練習。
第三,定期復習,每個人都會忘記,尤其是以后學的內容多了,以前復雜題的答案就會陌生。 最好每周打開練習本的這幾頁,看看你畫的圖。 ,回憶每種方法適用的條件。
今天就這樣,下次再聊。