2015.09.22 18:29
受力分析是一个看似简单其实有难度的考点,在这篇文章中,主要介绍的是对研究对象进行受力分析步骤中最核心的部分,即力的正交分解。
初中物理中,我们研究的所有的力,都是基于一维方向(一条直线上)的。两个力的运算很简单。或者是方向相反,或者方向相同的,计算方法要么是加法(方向相同时),要么就是相减(方向相反)。
从现实情况来看,研究题的受力很复杂,,大多力并不在一条直线上,总是有夹角的,如何来求解呢?
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。在力的分解中,最为常见和考察最多的,就是力的正交分解法
力的正交分解基础概念
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来进行投影,再分别沿这两个方向求出合力。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,是力的分解的特殊情况
从概念来看,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。回归基本原理:力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循的是力的平行四边形定则。
正交分解法使用步骤
(1)建立坐标系
选择适当的直角坐标系,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的加速度方向为X轴,垂直的为Y轴。
(2)正交分解计算。即分别利用三角函数相关知识,把各力在正交的坐标轴上投影,分别求出坐标轴上各力投影的合力。
X轴方向
Fx=F1x+F2x+…+Fnx
Y轴方向
Fy=F1y+F2y+…+Fny
共点力合力的大小为F=√Fx2=Fy2(根号下Fx的平方加Fy的平方),合力方向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。
后面,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能、动能定理、动量等相关公式进行计算了。力的正交分解内容,到此为止。
正交分解的原因?
为什么要进行力的正交分解呢?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。
力的分解,是受力分析中非常重要的一步,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深入分析的基础。
本文就给大家讲解这些内容,受力分析是物理学中非常重要的考点,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
力的分解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/59.html
文章作者
文/齐龙;高中物理教师,物理网兼职编辑。
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