2015.09.18 13:01
受力分析,是个看似简单其实有难度的知识点,这篇文章里,我们主要介绍的是受力分析步骤中最核心的部分,力的正交分解。
初中物理中,我们研究的所有的力,都是基于一维(一条直线)方向的。力的运算也很简单,总是方向相反,或者方向相同的,计算要么是加法(方向相同时),要么就是减法(方向相反时)。
从现实情况来看,研究题的受力很复杂,,大多力并不在一条直线上,总是有一个或多个夹角的,如何来进行求解呢?
力的分解计算中,最常见的,就是力的正交分解法
力的正交分解
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一种特殊情况
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。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。
正交分解法使用步骤
(1)建立正交坐标系
选择适当的直角坐标系,一般来说,我们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。
(2)正交分解所有的力。即分别利用三角函数关系,将各力投影在两个坐标轴上,再运用加减法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
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。
后面,就是借助牛顿运动定律、直线运动,或者机械能、动量等相关的知识进行计算了。力的正交分解步骤,就到此为止。
为什么正交分解?
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,进行投影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,也为力的投影计算提供了便利。
力的正交分解,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或能量、动量问题进行分析的根基。
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考点,力的正交分解是解决受力问题的重要工具。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。同学们可以到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/苏阳;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。
好文推荐
扫图关注王尚微信公众号teacherws,可免费获取价值98元视频资料:《物理重难点80讲》。
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。