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物理复习要点:力的合成与分解

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2016.03.09 17:45

简介

这篇文章主要介绍:力的正交分解的概念、具体解题步骤,以及正交分解与普通的力的分解间的关系。

在初中阶段,我们研究的所有的力,都是基于一维(一条直线)方向的。力的运算很基础。力总是方向相反,或者方向相同的,计算要么是加法(方向相同时),或者就是减法关系(方向相反)。

而实际的问题是,大部分物体的受力情况很复杂。研究对象所受的力往往并不在一条直线上,就不能用加减关系来求解,必然要求一种新的计算方法。

我们从力的合成与分解来计算力。可以这样说,力的合成与分解,是解决不在同一条直线上的两个力或多个力的运算问题的。力的分解运算中,最常见的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解概念

物体受到多个力作用时,可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解,再沿这两个方向分别求出x与y轴的合力。力的正交分解法,是处理多个力作用用问题的基本方法。

力的正交分解是力的分解的一种特殊情况

力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是物体所受到的力,在两个正交的坐标系内进行投影运算的。从计算的依据看,力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循矢量的平行四边形定则。

正交分解法使用步骤

(1)建立正交坐标系

正确选择直角坐标系,一般来说,我们选共点力的作用点为原点,水平方向或物体运动向为X轴,垂直的轴规定为Y轴。

(2)对所有的力进行正交分解。即分别利用三角函数正余弦关系,把各力在正交的坐标轴上投影,再分别计算出坐标轴上的合外力大小。

X轴方向

Fx=F1x+F2x+…+Fnx

Y轴方向

Fy=F1y+F2y+…+Fny

物体所受的共点力合力的大小计算为:F合=√Fx2=Fy2(根号下Fx的平方加Fy的平方),合力方向(一般用F合与x轴的夹角来表示)可由平行四边形法则或者通过力的封闭三角形法则来求得。

接下来的事儿,就是根据牛顿第二定律、直线运动,或者机械能相关公式进行计算了。力的正交分解部分的内容(步骤),到此为止。

为什么进行正交分解?

对力的正交分解的理由是什么?我们数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行力的运算(投影)就有了数学依据。还有,就是三角函数知识,也为力的正交投影提供了理论支撑。

力的正交分解,是受力分析的核心,也是接下来借助牛顿运动定律和能量动量的考点,对物体的动力学行为和能量问题进行分析的根基。

就给同学们梳理这些内容,受力分析是高中物理非常重要和基础的考点,力的正交分解是解决受力问题的重要工具与方法。除了在正交坐标系内,进行力的分解运算外,力的封闭三角形法则,也是重要的受力分析手段。感兴趣的化,同学们可以到高中物理网查阅我们整理的文章,把这里的内容掌握的更加牢固。

参考文献

平行四边形法则http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/60.html

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