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高考重点:力的合成与正交分解

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2017.06.14 17:07

内容简介

这篇文章主要介绍的是力的正交分解的定义、具体解题步骤,及力的正交分解方法与普通的力的分解之间的关系。

初中物理中,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),要么就是减法(方向相反时)。

实际情况呢?大部分物体的受力情况很复杂。研究对象所受的力往往并不在一条直线上,所以就不能简单的用加减法来求解,必须用一种新方法求解计算。

我们从力的合成与分解来计算力。或者说,力的合成与分解是解决不在一条直线上的力的运算的。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,再分别沿这两个方向求出合力。

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,都遵循矢量的平行四边形定则。

正交分解的基本步骤介绍

(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)正交分解所有的力。即分别利用三角函数关系,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力。

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计算公式:F=√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。力的正交分解部分的内容(步骤),到此为止。

正交分解的原因?

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,是受力分析中非常重要的一步,也是接下来借助牛顿运动定律和能量动量的考点,对物体的动力学行为与能量动量关系进行分析的前提。

本文就给大家讲解这些内容,受力分析是高中物理非常重要和基础的考点,力的正交分解,是解决受力问题的重要工具和方法。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。这些内容,大家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

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