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高考物理备考重点讲解:力的合成与正交分解
2015.11.01 23:28

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摘要

这篇文章主要介绍的内容是:力的正交分解的定义、具体步骤,以及正交分解与普通的力的分解之间的关系。

初中我们研究的所有的力,都是基于一维方向的。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),要么就是相减(方向相反)。

现实受力情况并非如此简单。物体的受力总是很复杂,大多都不在一条直线上,总是有一定的夹角的,如何来求解呢?

我们从力的合成与分解来计算力。或者说,力的合成与分解是解决不在一条直线上的力的运算的。力的分解计算中,最为常考的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

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,是力的分解的特殊情况

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,都遵循平行四边形定则。

正交分解法步骤

(1)建立正交坐标系

正确选择直角坐标系,一般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)正交分解所有的力。即分别利用三角函数正余弦关系,将各力投影在正交的坐标轴上,再运用加减法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

共点力合力的大小计算公式:F=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合力方向可由平行四边形法则或者三角形法则求得。

接下来,就是根据牛顿第二定律、直线运动,或者机械能、动量等相关的知识进行计算了。力的正交分解部分的内容(步骤),到此为止。

正交分解的原因?

为什么要对力进行正交分解呢?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(投影)就有了数学依据。还有,就是学到的三角函数正余弦等知识,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和方法。除了进行力的正交分解外,力的封闭三角形法则,也是重要的受力分析手段。这些内容,大家可以到高中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

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

文章作者

文/小雪;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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