高一物理必修1力的分解疑难解析
力的分解是力的合成的逆运算,是高一物理力学的基础知识,下面是学习啦小编给大家带来的高一物理必修1力的分解疑难解析,希望对你有帮助。
高一物理力的分解疑难解析
一、力的分解原则
同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力,一个已知力究竟应怎样分解,要根据实际情况来决定。所谓实际情况,可理解为力的实际效果和实际需要。现对常见的几种情况分析如下:
1.斜面上的物体的重力一方面使物体沿斜面下滑,另一方面使物体紧压斜面,因此重力一般分解为沿斜面向下和垂直于斜面向下的两个力,如图所示。
2.地面上物体受斜向上的拉力F,拉力F一方面使物体沿水平地面前进,另一方面向上提物体,因此拉力F可分解为水平向前的力和竖直向上的力,如图所示。
3.用绳子挂在墙上的篮球受到的重力G产生了两个效果,一个效果将绳子拉紧,另一个效果使球压墙,所以球的重力G可分解为斜向下拉绳子的力和水平压墙的力,如图所示。
4.如图所示,电线OC对O点的拉力大小等于灯的重力,电线AO、BO都被拉紧,可见,OC上向下的拉力可分解为斜向下拉紧AO的力和水平向左拉紧BO的力。
二、在力的分解中有解、无解的讨论
力分解时有解或无解,简单地说就是代表合力的对角线与给定的代表分力的有向线段是否能构成平行四边形(或三角形)。若可以构成平行四边形(或三角形),说明该合力可以分解成给定的分力,即有解。如果不能构成平行四边形(或三角形),说明该合力不能按给定的分力分解,即无解。具体情况有以下几种:
己知条件 | 示意图 | 解的情况 |
已知合力和两个分力的方向 | 有惟一解 | |
已知合力和两个分力的大小 |
有两解或无解(当或时无解) | |
已知合力和一个分力的大小和方向 | 有惟一解 | |
已知合力和一个分力的大小和另一个分力的方向 |
当时有三种情况:(图略) |
因此在实际问题中分解某个力时,必须按该力产生的实际效果,在附加条件确定的前提下,才能得到确定的解,否则力的分解也将失去实际意义.
三、多个共点力合成的正交分解法的步骤
第一步:建立坐标系,以共点力的作用点为坐标原点,直角坐标系中x轴和y轴的选择应使尽量多的力在坐标轴上。
第二步:正交分解各力,即将每一个不在坐标轴上的力分解到x和y坐标轴上,并求出各力的大小,如图所示。
第三步:分别求x轴和y轴上各力的分力的合力,即
第四步:求与的合力即为共点力的合力。
合力大小:,合力F与x轴间夹角确定,即。
由于对某个力分解时可以根据需要而任意分解,因此在正交分解建立坐标时也是任意的。但为了简化解题过程,建立坐标时应使尽量多的力在轴上,不在轴上的力应向轴做正交分解。
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