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物理复习知识点讲解:力的正交分解
2015.09.18 12:02

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受力分析,是个看似简单其实很有难度的考点,这篇文章,主要介绍的是受力分析步骤中最核心最关键的一步,即力的正交分解运算。

初中我们研究的所有的力,都是基于一维方向(一条直线上)的。力的运算也很简单,总是方向相反,或者方向相同的,要么是加法(方向相同时),要么就是减法(方向相反时)。

实际情况呢?大部分物体的受力情况很复杂。物体所受的力往往是不在一条直线上的,就不能用加减关系来求解,必然要求一种新的计算方法。

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。力的分解计算中,最为常见和考察最多的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解

物体受到多个力作用,可将各个力沿两个相互垂直的方向来进行投影,然后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,是力在两个正交坐标轴上进行投影运算的。回归基本原理:力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循矢量的平行四边形定则。

正交分解的基本步骤介绍

(1)建立坐标系

正确选择合适的直角坐标系,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,尽量让较多的力落在坐标轴上。

(2)对所有的力进行正交分解。即分别利用三角函数相关知识,将各力投影在正交的坐标轴上,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为F=√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力的封闭三角形法则求得。

接下来,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能相关的定理与定律进行分析和计算了。力的正交分解步骤,就到此为止。

正交分解的原因?

为什么要进行力的正交分解呢?高中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就有了数学依据。还有,就是三角函数知识,也为力的投影计算提供了便利。

力的分解运算,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或能量、动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外,力的封闭三角形法则也是一个补充受力分析手段。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,把这里的内容掌握牢固。

参考文献

力的分解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/59.html

文章作者

文/韩磊;高中物理教师,物理网兼职编辑。

文章首发高中物理网,转载请予以注明,谢谢。

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