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高考复习重点讲解:力的合成与正交分解
2015.11.24 11:50

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内容简介

这篇文章主要介绍:力的正交分解的定义、解题的具体步骤,以及力的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(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,或者是相加(方向相同),或者就是减法关系(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,不是一维的加减法关系,总是有一定的夹角的,如何来求解和计算呢?

我们从力的合成与分解来计算力。力的分解运算中,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进行正交分解,然后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

从定义也不难看出,力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是物体所受到的力,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。

正交分解法使用步骤

(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相关知识,把各力在正交的坐标轴上投影,再分别计算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

共点力合力的大小计算为:F合=√Fx2=Fy2(根号下Fx的平方加Fy的平方),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、动量等相关公式进行计算了。力的正交分解步骤,就到此为止。

为什么进行正交分解?

为什么要进行力的正交分解呢?我们数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行力的运算(投影)就有了数学依据。还有,就是三角函数知识,也为力的正交投影提供了理论支撑。

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或能量、动量问题进行分析的根基。

本文就给大家讲解这些内容,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

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

文章作者

文/崔强;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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