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高考物理知识点梳理:力的正交分解法

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2015.09.18 13:00

摘要

这篇文章主要介绍:力的正交分解的定义、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。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)。

现实情况是,研究题的受力很复杂,,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,如何来求解呢?

这就是力的合成与分解的来源。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

力的正交分解概念

物体受到多个力作用时,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),然后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一种特殊情况

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。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

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)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,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

物体所受的共点力合力的大小为F=√Fx2=Fy2(根号下Fx、Fy的平方之和;可能网页转码有失误),合外力的方向(与x轴的夹角)可由平行四边形法则或者三角形法则求得。

接下来的事儿,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。

为什么正交分解?

为什么要对力进行正交分解呢?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力的运算就有了数学依据。还有,就是学到的三角函数正余弦等知识,也为力的正交分解(投影计算)提供了便利和理论支撑。

力的分解,是受力研究中重要一步,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深入分析的基础。

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。除了在正交坐标系内,进行力的分解运算外,力的封闭三角形法则,也是重要的受力分析手段。同学们可以到物理网查阅我们整理的文章,把这里的内容掌握的更加牢固。

参考文献

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

文章作者

文/韩磊;高中物理教师,物理网兼职编辑。

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本文发表于2015年09月18日;;本站文章拒绝任何形式转载,否则法庭见。