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【力的合成与分解】知识点总结
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考点二 力的分解 1.按力的效果分解 (1)根据力的实际作用效果―确―定→两个实际分力的方向. (2)再根据两个实际分力方向―画―出→平行四边形. (3)最后由三角形知识―求―出→两分力的大小.
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2.正交分解法 (1)定义:将已知力按互相垂直的两个方向进行分解的方法. (2)建立坐标轴的原则:一般选共点力的作用点为原点.在静力学中,以少分解力和 容易分解力为原则(即尽可能让更多的力在坐标轴上);在动力学中,以加速度方向和垂 直加速度方向为坐标轴建立坐标系.
3.力的合成 (1)定义:求几个力的__合__力__的过程.
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(2)运算法则 ①平行四边形定则:求两个互成角度的分力的合力,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:把两个矢量的首尾顺次连接起来,第一个矢量的首到第二个矢量的 尾的__有__向__线__段__为合矢量.如图乙,F1、F2 为分力,F 为合力.
对称法解决非共面力问题 [素养必备]
在力的合成与分解的实际问题中,经常遇到物体受多个非共面力作用处于平衡状态 的情况,而在这类平衡问题中,又常有图形结构对称的特点,结构的对称性往往对应着 物体受力的对称性.解决这类问题的方法是根据物体受力的对称性,结合力的合成与分 解知识及平衡条件列出方程,求解结果.
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1.合力不一定大于分力,二者是等效替代的关系,受力分析时不可同时作为物体 所受的力.
2.力的分解的四种情况 (1)已知合力和两个分力的方向求两个分力的大小,有唯一解. (2)已知合力和一个分力(大小、方向)求另一个分力(大小、方向),有唯一解.
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(3)已知合力和两分力的大小求两分力的方向: ①F>F1+F2,无解; ②F=F1+F2,有唯一解,F1 和 F2 跟 F 同向; ③F=F1-F2,有唯一解,F1 与 F 同向,F2 与 F 反向; ④F1-F2<F<F1+F2,有无数组解(若限定在某一平面内,有两组解). (4)已知合力 F 和 F1 的大小、F2 的方向(F2 与合力的夹角为 θ): ①F1<Fsin θ,无解; ②F1=Fsin θ,有唯一解; ③Fsin θ<F1<F,有两组解; ④F1≥F,有唯一解.
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第 2 讲 力的合成与分解
一、力的合成 1.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 做那几个力的_合__力___,那几个力叫做这一个力的_分__力___. (2)关系:合力与分力是_等__效__替__代___关系.
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2.共点力 作用在物体的同一点,或作用线的_延__长__线___交于一点的几个力.如图均为共点力.
类型
作图
①互相垂直
合力的计算 F= F21+F22
tan θ=FF12
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类型 ②两力等大,夹角为 θ
③两力等大且夹角 120°
作图
合ห้องสมุดไป่ตู้的计算
F=2F1cosθ2
F 与 F1 夹角为θ2
合力与分力等大
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(3)力的三角形定则:将表示两个力的图示(或示意图)保持原来的方向依次首尾相接, 从第一个力的作用点,到第二个力的箭头的有向线段为合力.平行四边形定则与三角形 定则的关系如图甲、乙所示.
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二、力的分解 1.定义:求一个力的_分__力___的过程. 力的分解是_力__的__合__成___的逆运算. 2.遵循的法则 (1)_平__行__四__边__形___定则. (2)三角形定则. 3.分解方法 (1)效果分解法. (2)正交分解法.
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三、矢量和标量 1.矢量:既有大小又有_方__向___的物理量,叠加时遵循__平__行__四__边__形__定则,如速度、 力等. 2.标量:只有大小没有_方__向___的物理量,求和时按__代__数__法则相加,如路程、速 率等.
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2.合力的大小范围 (1)两个共点力的合成 |F1-F2|≤F 合≤F1+F2 即两个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减小,当两力反向时,合力最小,为 |F1-F2|,当两力同向时,合力最大,为 F1+F2. (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 F1+F2+F3. ②任取两个力,求出其合力的大小范围,如果第三个力的大小在这个范围之内,则 三个力的合力最小值为零;如果第三个力的大小不在这个范围内,则合力最小值等于最 大的力减去另外两个力.
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(3)应用:物体受到多个力作用 F1、F2、F3…,求合力 F 时,可把各力沿相互垂直 的 x 轴、y 轴分解(如图).
x 轴上的合力:Fx=Fx1+Fx2+Fx3+… y 轴上的合力:Fy=Fy1+Fy2+Fy3+… 合力的大小:F= F2x+F2y 合力方向:与 x 轴夹角为 θ,则 tan θ=FFxy.
考点一 共点力的合成
自主学习
1.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).
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(2)计算法:几种特殊情况的共点力的合成.