高一物理必修1力的分解疑難解析
力的分解是力的合成的逆運算,是高一物理力學的基礎知識,下面是學習啦小編給大家?guī)淼母咭晃锢肀匦?力的分解疑難解析,希望對你有幫助。
高一物理力的分解疑難解析
一、力的分解原則
同一個力F可以分解為無數(shù)對大小、方向不同的分力,一個已知力究竟應怎樣分解,要根據(jù)實際情況來決定。所謂實際情況,可理解為力的實際效果和實際需要?,F(xiàn)對常見的幾種情況分析如下:
1.斜面上的物體的重力一方面使物體沿斜面下滑,另一方面使物體緊壓斜面,因此重力一般分解為沿斜面向下和垂直于斜面向下的兩個力,如圖所示。
2.地面上物體受斜向上的拉力F,拉力F一方面使物體沿水平地面前進,另一方面向上提物體,因此拉力F可分解為水平向前的力和豎直向上的力,如圖所示。
3.用繩子掛在墻上的籃球受到的重力G產(chǎn)生了兩個效果,一個效果將繩子拉緊,另一個效果使球壓墻,所以球的重力G可分解為斜向下拉繩子的力和水平壓墻的力,如圖所示。
4.如圖所示,電線OC對O點的拉力大小等于燈的重力,電線AO、BO都被拉緊,可見,OC上向下的拉力可分解為斜向下拉緊AO的力和水平向左拉緊BO的力。
二、在力的分解中有解、無解的討論
力分解時有解或無解,簡單地說就是代表合力的對角線與給定的代表分力的有向線段是否能構成平行四邊形(或三角形)。若可以構成平行四邊形(或三角形),說明該合力可以分解成給定的分力,即有解。如果不能構成平行四邊形(或三角形),說明該合力不能按給定的分力分解,即無解。具體情況有以下幾種:
己知條件 | 示意圖 | 解的情況 |
已知合力和兩個分力的方向 | 有惟一解 | |
已知合力和兩個分力的大小 |
有兩解或無解(當或時無解) | |
已知合力和一個分力的大小和方向 | 有惟一解 | |
已知合力和一個分力的大小和另一個分力的方向 |
當時有三種情況:(圖略) |
因此在實際問題中分解某個力時,必須按該力產(chǎn)生的實際效果,在附加條件確定的前提下,才能得到確定的解,否則力的分解也將失去實際意義.
三、多個共點力合成的正交分解法的步驟
第一步:建立坐標系,以共點力的作用點為坐標原點,直角坐標系中x軸和y軸的選擇應使盡量多的力在坐標軸上。
第二步:正交分解各力,即將每一個不在坐標軸上的力分解到x和y坐標軸上,并求出各力的大小,如圖所示。
第三步:分別求x軸和y軸上各力的分力的合力,即
第四步:求與的合力即為共點力的合力。
合力大小:,合力F與x軸間夾角確定,即。
由于對某個力分解時可以根據(jù)需要而任意分解,因此在正交分解建立坐標時也是任意的。但為了簡化解題過程,建立坐標時應使盡量多的力在軸上,不在軸上的力應向軸做正交分解。
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