星博物理:力的合成与分解,看了这个你就会了

教育咨讯 2023-09-05 11:03:57

力的合成和分解是人教版物理《必修一》第三章第四节的内容,前面同学们已经学习了弹力、摩擦力等力的概念,对力有了一定的感性和理性的认识,依据等效思想提出合力与分力概念,为之后学习共点力平衡和牛顿第二定律打下基础,所以力的合成和分解具有承上启下的作用,同学要重视。

星博老师对此做了总结归纳,我们一起来看!

合力与分力(1)定义:如果几个力共同作用产生的效果与一个力的作用效果相同,这一个力就叫作那几个力的合力,那几个力叫作这一个力的分力。

(2)关系:合力与分力是等效替代关系。

共点力定义:作用在一个物体上,作用线或作用线的延长线交于一点的几个力。如图所示均是共点力。

力的合成(1)定义:求几个力的合力的过程。(2)运算法则:①平行四边形定则:求两个互成角度的共点力的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。如图甲所示,F₁、F₂为分力,F为合力。②三角形定则:把两个矢量首尾相接,第一个矢量的起点到第二个矢量的终点的有向线段为合矢量,从而求出合矢量的方法。如图乙所示,F₁、F₂为分力,F为合力。

合力的大小范围

(1)两个共点力的合成

当两个力大小不变时,其合力随两力之间的夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为

,当两力同向时,合力最大,为

。(2)三个共点力的合成①三个力共线且同向时,其合力最大,为

。②任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力在这个范围之内,则三个力的合力最小值为零;如果第三个力不在这个范围内,则合力最小值等于最大的力减去另外两个力之和。

共点力合成的常用方法

(1)作图法:从力的作用点起,按同一标度作出两个分力F₁和F₂的图示,再以F₁和F₂的图示为邻边作平行四边形,画出过作用点的对角线,量出对角线的长度,计算出合力的大小,量出对角线与某一力的夹角确定合力的方向(如图所示)。

(2)计算法:几种特殊情况的共点力的合成。

例题:如图所示,同时作用在质点O上有三个共点力F₁、F₂、F₃,其中F₁、F₂是正六边形的两条边,F₃是正六边形的一条对角线。已知F₁=F₂=2N,则这三个力的合力大小等于(   )

A.6NB.8NC.10ND.12N【答案】A【详解】将F₁、F₂合成如图,由几何关系得,F₁、F₂的合力,F₁₂=F₁=2N由于F₁₂与F₃的方向相同,由几何关系可得,三力的合力F=F₁₂+F₃=6N故A项正确,BCD三项错误。

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