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高考知识点:力的正交分解法使用
2015.11.03 10:34

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内容简介

这篇文章主要介绍:力的正交分解的基本概念、解题的具体步骤,以及力的正交分解与普通的力的分解间的关系。力的正交分解是受力分析中非常重要的一步。

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。力的运算很基础。力总是方向相反,或者方向相同的,计算方法要么是加法(方向相同时),或者就是减法关系(方向相反)。

实际情况呢?大部分物体的受力情况很复杂。研究物体所受的力大多并不在一条直线上,所以就不能简单的用加减法来求解,这就需要一种新的计算方法。

这就是力的合成与分解的来源。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。力的分解运算中,最为常考的,就是力的正交分解法

力的合成与分解

力的正交分解概念

物体受到多个力作用,可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解,再分别沿这两个方向求出合力。正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法,也是最常用的方法。

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。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。

正交分解法步骤

(1)建立两个垂直的坐标系

正确选择直角坐标系,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的速度方向为X轴,垂直的轴规定为Y轴。

(2)正交分解计算。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,分别求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

物体所受的合外力的大小为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(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,就是借助牛顿运动定律、直线运动,或者机械能相关公式进行计算了。力的正交分解部分的内容(步骤),到此为止。

为什么进行正交分解?

对力的正交分解的理由是什么?因为我们数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行投影运算就有了数学依据。还有,就是三角函数知识的学习,也为力的正交分解(投影计算)提供了便利和理论支撑。

力的分解运算,是受力分析的核心,也是接下来借助牛顿定律和其他知识点,对物体的动力学行为和能量问题进行分析的前提。

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,把这里的内容掌握牢固。

参考文献

受力分析http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/31.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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