力的合成与分解
【基本概念、规律】
一、力的合成1.合力与分力
(1)定义:如果一个力产生的效果跟几个力共同作用的效果相同,这一个力就叫那几个力的合力,那几个力就叫这个力的分力.
(2)关系:合力和分力是一种等效替代关系.2.力的合成:求几个力的合力的过程.3.力的运算法则
(1)三角形定则:把两个矢量首尾相连从而求出合矢量的方法.(如图所示)
(2)平行四边形定则:求互成角度的两个力的合力,可以用表示这两个力的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.
二、力的分解
1.概念:求一个力的分力的过程.
2.遵循的法则:平行四边形定则或三角形定则.3.分解的方法
(1)按力产生的实际效果进行分解.(2)正交分解.三、矢量和标量1.矢量
既有大小又有方向的物理量,相加时遵循平行四边形定则.2.标量
只有大小没有方向的物理量,求和时按算术法则相加.
【重要考点归纳】
考点一共点力的合成1.共点力合成的方法(1)作图法
(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出合力,是解题的常用方法.
2.重要结论
(1)二个分力一定时,夹角θ越大,合力越小.(2)合力一定,二等大分力的夹角越大,二分力越大.(3)合力可以大于分力,等于分力,也可以小于分力.3.几种特殊情况下力的合成
F22
(1)两分力F1、F2互相垂直时(如图甲所示):F合=F21+F2,tanθ=.F1
甲
(2)两分力大小相等时,即F1=F2=F时(如图乙所示):θF合=2Fcos.2
(3)两分力大小相等,夹角为120°时,可得F合=F.解答共点力的合成时应注意的问题
乙
(1)合成力时,要正确理解合力与分力的大小关系:合力与分力的大小关系要视情况而定,不能形成合力总大于分力的思维定势.
(2)三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于两个较小力的和与第三个较大的力之差.
考点二力的两种分解方法1.力的效果分解法
(1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向;(2)再根据两个实际分力的方向画出平行四边形;(3)最后由平行四边形和数学知识求出两分力的大小.2.正交分解法
(1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法.
(2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点,在静力学中,以少分解力和容易分解力为原则(即尽量多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
(3)方法:物体受到多个力作用F1、F2、F3…,求合力F时,可把各力沿相互垂直的x轴、y轴分解.
x轴上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+…
y轴上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+…
2
合力大小:F=F2x+Fy
合力方向:与x轴夹角为θ,则Ftanθ=y.Fx
一般情况下,应用正交分解法建立坐标系时,应尽量使所求量(或未知量)“落”在坐标轴上,这样解方程较简单,但在本题中,由于两个未知量FAC和FBC与竖直方向夹角已知,所以坐标轴选取了沿水平和竖直两个方向.
【技巧】
方法技巧——辅助图法巧解力的合成和分解问题对力分解的唯一性判断、分力最小值的计算以及合力与分力夹角最大值的计算,当力的大小不变方向改变时,通常采取作图法,优点是直观、简捷.
受力分析
【基本概念、规律】
一、受力分析1.概念
共点力的平衡
把研究对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的所有力都分析出来,并画出物体所受力的示意图,这个过程就是受力分析.
2.受力分析的一般顺序
先分析场力(重力、电场力、磁场力等),然后按接触面分析接触力(弹力、摩擦力),最后分析已知力.
二、共点力作用下物体的平衡1.平衡状态
物体处于静止或匀速直线运动的状态.2.共点力的平衡条件:F合=0或者三、平衡条件的几条重要推论
1.二力平衡:如果物体在两个共点力的作用下处于平衡状态,这两个力必定大小相等,方向相反.2.三力平衡:如果物体在三个共点力的作用下处于平衡状态,其中任意两个力的合力一定与第三个力大小相等,方向相反.
Fx合=0Fy合=0