力的合成与分解
【基本概念】 1、合力与分力; 2、力的合成、分解; 3、矢量与标量; 4、熟练掌握力的合成与分解的定则:平行四边形定则。 5、理解一种物理学处理问题的方法:等效替代法,并能用这种方法解决有关力学问题。
一、合力与分力: 在实际问题中,一个物体往往同时受到几个力的作用。如果一个力产生的效果与原来几个力产生的效果相同,这个力就叫那几个力的合力,而那几个力就叫这个力的分力。
二、力的合成与分解: 求几个力的合力的过程叫力的合成,求一个力的分力的过程叫力的分解。
合力与分力有等效性与可替代性。求力的合成的过程实际上就是寻找一个与几个力等效的力的过程;求力的分解的过程,实际上是寻找几个与这个力等效的力的过程。
三、力的平行四边形定则: 在中学阶段,我们主要处理平面力学中的共点力的合成与分解。
1、一条直线上的两个共点力的合成方法: 选定一定正方向,我们用“+”、“-”号代表力的方向,与正方向相同的力前面加“+”号,与正方向相反的力前面加“-”号。有了这种规定以后,一条直线上的力的合成就可以转化为代数加减了:当两个力的方向相同时,合力的大小等于两个分力数值相加,方向与分力的方向相同;当两个力的方向相反时,合力的大小等于两个分力数值上相减,方向与大的那个分力相同。
2、互成角度的共点力的合成、分解: 实验表明,两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,这就是力的平行四边形定则。
力的分解是合成的逆运算,即以表示合力的有向线段为对角线,作平行四边形,与合力作用点共点的两个邻边就表示两个分力的大小和方向。
在理解力的合成与分解时应注意的问题: 1)合力与分力在效果上是相同的,可以互相替代。在求力的合成时,合力只是分力的效果,实际并不存在;同样,在求力的分解时,分力只是合力产生的效果,实际并不存在。因此在进行受力分析时,不能同时把合力与分力都当作物体所受的力。
2)力的分解虽然有任意性,但在把一个实际的力分解时,一定要看这个力产生的实际效果,而不能任意分解。
3、力的合成与分解的具体方法: 1)作图法:选取统一标度,严格做出力的图示及平行四边形,然后用统一标度去度量各个力的大小; 2)计算法:根据平行四边形定则作出示意图,然后利用解三角形的方法求合力或分力的大小。一般要求会解直角三角形。
4、合力与分力的关系: 1)合力可能大于任何一个分力,也可能小于任何一个分力,也可能介于两个分力之间; 2)如果两个分力的大小不变,夹角越大,合力就越小;夹角越小,合力越大; 3)当二个分力F1、F2的夹角θ在0°到180°之间变化时,其合力F的变化范围是:|F1-F2|≤F≤F1+F2
5、矢量与标量: 既有大小又有方向,的物理量叫矢量,合成时遵守平行四边形定则; 只有大小而没有方向的物理量叫标量,标量按代数方法求和。
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