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高考要点梳理:力的合成与正交分解的使用
2015.11.04 17:23

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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、具体解题步骤,及力的正交分解方法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。

在初中阶段,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,计算方法或者是相加(方向相同),要么就是减法(方向相反时)。

从现实情况来看,物体的受力总是很复杂,大多都不在一条直线上,不是一维的加减法关系,总是有一个或多个夹角的,如何来求解呢?

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,最常见的,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,可将各个力沿两个相互垂直的方向来进行投影,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

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。

正交分解法步骤

(1)建立正交坐标系

正确选择合适的直角坐标系,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,垂直的为Y轴,尽量让较多的力落在坐标轴上。

(2)正交分解计算。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,分别求出坐标轴上各力投影的合力。

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通过力的封闭三角形法则来求得。

后面,就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式,或者机械能、动能定理、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?

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,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或能量、动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与方法。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。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,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/小安;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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