关注王尚老师微信公众号:王尚 ,可免费获取物理视频资料
受力分析,是个看似简单其实有难度的考点,这篇文章里,我们主要介绍的是对研究对象进行受力分析步骤中最核心最关键的一步,力的正交分解。
初中物理中,我们研究的所有的力,都是基于一维方向的。力的运算也很简单,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),要么就是减法(方向相反时)。
现实受力情况并非如此简单。研究题的受力很复杂,,大多都不在一条直线上,总是有一个或多个夹角的,如何来进行求解呢?
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,最常见的,就是力的正交分解法
力的正交分解概念
物体受到多个力作用,我们可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解(投影),再沿这两个方向分别求出x与y轴的合力。
力的正交分解是力的分解的一种特殊情况
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。从计算的依据看,力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循平行四边形定则。
正交分解法步骤
(1)建立正交坐标系
选择适当的直角坐标系,一般,选共点力(研究物体的质点)的作用点为原点,水平方向或物体运动向为X轴,垂直的为Y轴。
(2)对所有的力进行正交分解。即分别利用三角函数关系,将各力投影在两个坐标轴上,再分别计算出坐标轴上的合力。
X轴方向
Fx=F1x+F2x+…+Fnx
Y轴方向
Fy=F1y+F2y+…+Fny
物体所受的合外力的大小计算为:F合=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合外力的方向(与x轴的夹角)可由平行四边形法则或者力的封闭三角形法则求得。
接下来的事儿,就是借助牛顿运动定律、直线运动,或者机械能、动量等相关公式进行计算了。力的正交分解步骤,就到此为止。
正交分解的原因?
对力的正交分解的理由是什么?高中数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行投影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。
力的正交分解,是受力分析中非常重要的一步,也是接下来借助牛顿三大定律和其他知识点,对物体的动力学行为和能量问题进行分析的前提。
本文就给同学们整理这些内容,受力分析,是物理学中非常重要的内容,力的正交分解是解决受力问题的重要工具。除了进行力的正交分解外,力的封闭三角形法则也是一个补充受力分析手段。同学们可以到物理网查阅我们整理的文章,多用些功夫,把这里的考点内容掌握牢固。
参考文献
力的分解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/59.html
文章作者
文/齐龙;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。
好文推荐
关注王尚老师微信公众号:王尚,可免费获取物理视频资料