力的分解合成

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1、合力和分力合力和分力的关系:等效替代关系,并不同时作用于物体上,所以不能把合力和分力同时当成物体受的力。二、共点力几个力如果都作用在物体的同一点,或者几个力作用在物体上的不同点,但这几个力的作用线延 长后相交于同一点,这几个力就叫共点力,所以,共点力不一定作用在同一点上,如图所示的三 个力Ff F2、F3均为共点力。四、力的合成的定则三角形定则:根据平行四边形的对边平行且相等,即平行四边形是由两个全等 的三角形组成,平行四边形定则可简化为三角形定则。若从O点出发先作出表示力 F的有向线段OA,再以A点出发作表示力F2的有向线段AC,连接OC,则有向线 段OC即表示合力F的大小和方向。五、共点力

2、的合成1作图法(图解法):以力的图示为基础,以表示两个力的有向线段为邻边严格作出平行四 边形,然后量出这两个邻边之间的对角线的长度,从与图示标度的比例关系求出合力的大小,再 用量角器量出对角线与一个邻边的夹角,表示合力的方向。注意:作图时要先确定力的标度,同一图上的各个力必须采用同一标度。表示分力和合力的有向 线段共点且要画成实线,与分力平行的对边要画成虚线,力线段上要画上刻度和箭头。2计算法:先根据力的平行四边形定则作出力的合成示意图,然后运用数学知识求合力 大小和方向。3两个以上共点力的合成用作图法求夹角分别为 30、 60、 90、 120、 150的两个力的合力再求它们的夹角是0和18

3、0时的合力.比较求得的结果,能不能得出下面的结论:合力总是大于分力;夹角在0到180之间时,夹角越大,合力越小.【例四】如图,质量为m的物体A静止于倾角为e的斜面上,试求斜面对A的支持力和摩擦力。课堂训练:1互成角度的两个共点力,有关它们的合力和分力关系的下列说法中,正确的是( )A. 合力的大小一定大于小的分力、小于大的分力.B. 合力的大小随分力夹角的增大而增大.C. 合力的大小一定大于任意一个分力.D. 合力的大小可能大于大的分力,也可能小于小的分力.阅读1力的分解(一)定义:求叫做力的分解。(二)力的分解方法是(三)力的分解原则是大小分别F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形

4、(顶角为直角),下列四个图中,这三 个力的合力最大的 是( )C)( D)共点力平衡状态一个物体在共点力作用下,如果保持静止或匀速直线运动,则这个物体就处于 平衡状态。如光滑水平面上匀速直线滑动的物块、沿斜面匀速直线下滑的木箱、天 花板上悬挂的吊灯等,这些物体都处于平衡状态。注意:物体处于平衡状态时分为两类:一类是共点力作用下物体的平衡;另一类是有固定 转动轴物体的平衡。在这一节我们只研究共点力作用下物体的平衡。共点力作用下物体的平衡又分为两种情形,即静平衡(物体静止)和动平衡(物体做匀速直线 运动)。对静止的理解:静止与速度v=0不是一回事。物体保持静止状态,说明v=0, a=0,两者 同时

5、成立。若仅是v=O,aHO,如上抛到最高点的物体,此时物体并不能保持静止,上抛到最高 点的物体并非处于平衡状态。所以平衡状态是指加速度为零的状态,而不是速度为零的状态。(二)共点力作用下的平衡条件处于平衡状态的物体,其加速度a=0,由牛顿第二定律F=ma知,物体所受合外力F 合=0,即合共点力作用下物体处于平衡状态的力学特点是所受合外力F合=0。合衡状态,则这两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上,其合力为零,这就是初中学过 的二力平衡。(2) 若物体在三个非平行力同时作用下处于平衡状态,这三个力必定共面共点(三力汇交原 理),合力为零,称为三个共点力的平衡,其中任意两个力的合力必定与第

6、三个力大小相等,方 向相反,作用在同一直线上。(3) 物体在n个非平行力同时作用下处于平衡状态时,n个力必定共面共点,合力为零,称 为n个共点力的平衡,其中任意(n 1)个力的合力必定与第n个力等大反向,作用在同一直线上。由牛顿第二定律知道,作用于物体上力的平衡是物体处于平衡状态的原因,物体处于平衡状 态是力的平衡的结果。(三)共点力平衡条件的应用注意: (1)在共点力作用下物体处于平衡状态,则物体所受合力为零,因此物体在任一方向 上的合力都为零。(2) 如果物体只是在某一方向上处于平衡状态,则该方向上合力为零,因此可以在该方向上 应用平衡条件列方程求解。1、求解共点力作用下物体平衡的方法(1

7、) 解三角形法:这种方法主要用来解决三力平衡问题。根据平衡条件并结合力的合成或分 解的方法,把三个平衡力转化为三角形的三条边,然后通过解这一三角形求解平衡问题。解三角 形多数情况是解直角三角形,如果力的三形角并不是直角三角形,能转化为直角三角形的尽量转 化为直角三角形,如利用菱形的对角线相互垂直的特点就得到了直角三角形,确实不能转化为直 角三角形时,可利用力的三角形与空间几何三角形的相似等规律求解。(2) 正交分解法:正交分解法在处理四力或四力以上的平衡问题时非常方便。将物体所受各 个力均在两互相垂直的方向上分解,然后分别在这两个方向上列方程,此时平衡条件可表示为 产合=01=注意:应用正交分

8、解法解题的优点 将矢量运算转变为代数运算,使难度降低; 将求合力的复杂的解三角形问题,转化为正交分解后的直角三角形问题,使运算简便易行; 当所求问题有两个未知条件时,可列出两个方程,通过对方程组求解,使求解过程更方便。2、解共点力平衡问题的一般步骤(1) 选取研究对象;(2) 对所选取的研究对象进行受力分析,并画出受力示意图;(3) 对研究对象所受的力进行处理。一般情况下需要建立合适的直角坐标系,对各力按坐标 轴进行正交分解;(4) 建立平衡方程。若各力作用在同一直线上,可直接用F 合=0的代数式列方程,若几个力合不在同一直线上,可用F=0与F=0联立列方程组;x 合y 合(5) 利用方程组求

9、解,必要时需对解进行讨论。注意:建立直角坐标系时,一般尽量使更多的力落在坐标轴上,以减少分解力的个数,从而 达到简化计算的目的。三、典例解析例 1、三段不可伸长的细绳 OA、 OB 、 OC 能承受的最大拉力相同,它们共同悬挂一重物,如图所 示,其中OB是水平的,A端、B端都固定,若逐渐增加C端所挂物体的质量,则最先断的绳()A.必定是0AB.必定是0BC.必定是0CD.可能是0B,也可能是0C例2、如图所示,物体A沿倾角&。的斜面匀速下滑,求物体A与斜面间的动摩擦因数。例3、如图所示,质量为m的光滑圆球用绳OA拴住,靠在竖直墙上,绳子与墙面之间夹角为日, 求(1)绳子的拉力和墙对圆球的弹力各

10、多大? (2)若OA绳缩短,使得日角变大时,这两个力 大小如何变化?说明:(1)由上面解法可知:虽然两种情况下建立坐标系的方法不同,但结果相同,因此,如 何建立坐标系与解答的结果无关,从两种解法繁简不同,可以得到启示:处理物体受力,巧建坐 标系可简化运算,而巧建坐标系的原则是在坐标系上分解的力越少越佳。(2) 用正交分解法解共点力平衡时解题步骤:选好研究对象一正确受力分析一合理巧建坐 标系一根据平衡条件列式子求解(3) 不管用哪种解法,找准力线之间的角度关系是正确解题的前提,角度一错全盘皆错, 这是非常可惜的。(4) 由本题我们还可得到共点力作用平衡时的力图特点,题目中物体受重力G,斜面支持N, 水平细绳拉力 T 三个共点力作用而平衡,这三个力必然构成如图 3 所示的封闭三角形力图。这一 点在解物理题时有时很方便。A.方向可能沿斜面向上B.方向可能沿斜面向下C.大小可能等于零D.大小可能等于F例8、倾角为e的斜面上的物体M在沿斜面向上的力F的作用下处于静止状态,则斜面作用于 物体的静摩擦力的()

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