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高考物理复习知识点:力的合成与正交分解

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2016.04.28 23:06

受力分析,是个看似简单其实很有难度的考点,在这篇文章中,主要介绍的是受力分析步骤中最核心最关键的一步,即力的正交分解。

初中物理中,我们研究的所有的力,都是基于一维方向(一条直线上)的。力的运算很基础。力总是方向相反,或者方向相同的,要么是加法(方向相同时),或者就是减法关系(方向相反)。

其实大部分的受力情况是复杂的。物体所受的力往往是不在一条直线上的,所以就不能简单的用加减法来求解,这就需要一种新的计算方法。

这就是力的合成与分解的来源。可以这样说,力的合成与分解,是解决不在同一条直线上的两个力或多个力的运算问题的。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

力的正交分解基础概念

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,然后再分别沿这两个方向求出合力。力的正交分解法,是处理多个力作用用问题的基本方法。

力的正交分解,是力的分解的特殊情况

力的正交分解,是力的分解的一种特殊情况,是力在两个正交的坐标系内进行投影运算的。从计算的依据看,力的正交分解与普通的力的合成与分解,都遵循平行四边形定则。

正交分解法步骤

(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)正交分解计算。即分别利用三角函数相关知识,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各力投影的合力。

X轴方向

Fx=F1x+F2x+…+Fnx

Y轴方向

Fy=F1y+F2y+…+Fny

共点力合力的大小计算为:F合=√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通过力的封闭三角形法则来求得。

后面,就是借助牛顿运动定律、直线运动,或者机械能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。

为什么进行正交分解?

为什么要对力进行正交分解呢?高中数学学习了坐标系的概念,在两个垂直的坐标轴上,进行力的运算(投影)就有了数学依据。还有,就是三角函数知识的学习,也为力的投影计算提供了便利。

力的正交分解,是受力分析中非常重要的一步,也是接下来借助牛顿三大定律和其他知识点,对物体的动力学行为和能量问题进行分析的根基。

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。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。同学们可以到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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