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矢量运算法则平行四边形定则和三角形定则
30°。在力的平行四边形中,各线段的长表示力的大小,则有
F2 =F1cos
30°,所以合力F=2F1cos
30°.6 N≈520 N
【答案】 520 N 方向竖直向下
1.重为20 N的物体除受到重力外,还受到另外两个力的作 用而静止,已知它受到的其中一个外力F1=10 N,则另外 一个外力F2的大小可能是( )
二、力的分解 1.概念:求一个力的⑬分力 的过程。力的分解与力的合成互 为⑭逆运算 。 2.遵从原则:⑮ 平行四边形 定则。 3.矢量运算法则:平行四边形定则和三角形定则。 4.分解的方法 (1)按力产生的⑯ 效果 进行分解。 (2)按问题需要分解。 (3)正交分解。
2.如图所示,物体静止于光滑水平面M上,力F作用于物体O点,现 要使物体沿OO′方向做加速运动(F和OO′都在水平面M内)。那么, 必须同时再加一个力F′,这个力的最小值是( )
边形; (3)最后由平行四边形和数学知识(如正
弦定理、余弦定理、
(2)利用正交分解法解题的步骤
①正确选择直角坐标系,通常选择共点力
的作用点为坐标原
点,直角坐标系的选择应使尽量多的力在
坐标轴上。 Fx2+F2y
Fy
Fx
②正交分解各力,即分别将各力投影在坐
标轴上,然后求各力
在x轴和y轴上的分力的合力Fx和Fy:
如下图所示,用轻绳AO和OB将重为G的重物悬 挂在水平天花板和竖直墙壁之间处于静止状态,AO绳水平, OB绳与竖直方向的夹角为θ。则AO绳的拉力FA、OB绳的拉 力FB的大小与G之间的关系为( )
A.FA=Gtan θ
B.FA=taGn θ
C.FB=coGs θ
D.FB=Gcos θ
【解题切点】 画出受力分析图,然后利用分解法或合成法求解。
向时,合力最大,
2.共点力的合成 (1)合成法则:平行四边形定则或三角形定则。 (2)几种特殊情况的共点力合成
①相互垂直的两个力的合成,如图甲所示。
由几何知识得,合力大小 F= F21+F22,方向 tan θ=FF21。
②夹角为 θ、大小相同的两个力的合成,如图乙所示。
由几何知识可知,作出的平行四边形为菱形,其对角线相互
(2)三角形定则:把两个矢量的⑫ 首尾连接起来 从而求出合矢 量的方法(如图所示)。
1.从正六边形ABCDEF的一个顶点向其他5个顶点作用着5个力F1、F2、 F3、F4、F5,如右图所示。已知F1=10 N,具体各力的大小跟对应的 边长成正比,这5个力的合力大小为________N。
【解析】 用平行四边形定则。 分别做两力合成。先连接BD,则F1与F4两力合力等于F3;再连接FD, 则F5与F2的合力也等于F3,所以5个力的合力为3F3。又由三角形ABD 知F3=2F1,故5个力的合力F=3F3=60 N,方向与F3相同。 【答案】 见解析
垂直且平分,则合力大小 F=2F1cos θ2,方向与 F1 夹角为θ2。
③夹角为120°的两等大的力的合成, 如图丙所示。由几何知识得出对角线将 画出的平行四边形分为两个等边三角形, 故合力的大小与分力相等。
在电线杆的两侧常用钢丝绳把它固定在地上,如下图 所示。如果钢丝绳与地面的夹角∠A=∠B=60°,每条钢丝绳
一、力的合成 1.合力与分力:如果几个力共同作用产生的①效果 与某一个力 单独作用时的②效果相同,则这一个力为那几个力的③ 合力 ,那 几个力为这一个力的④ 分力 。 2.共点力:几个力都作用在物体的⑤ 同一点 ,或者它们的 ⑥ 作用线 相交于一点,这几个力叫做共点力。 3.力的合成:求几个力的⑦ 合力的过程。 4.力的运算法则 (1)平行四边形定则:求两个互成角度的⑧ 共点力 的合力,可以 用表示这两个力的线段为邻边作⑨ 平行四边形 ,这两个邻边之 间的对角线就表示合力的⑩ 大小 和⑪方向 。
【解析】 方法一 力的作用效果分解法
绳子OC的拉力FC等于重物重力G。将FC沿AO和BO方向分解,两个分 力分别为FA、FB,如图(甲)所示。可得:
FFAC=tan θ,FFCB=cos θ
FA=Gtan
θ,FB=coGs
,故 θ
A、C
正确。
方法二 正交分解法
结点O受到三个力作用FA、FB、FC,如图(乙)所示。由水平 方向和竖直方向,列方程得:
的拉力都是300 N,试求出两根钢丝绳作用在电线杆上的合力。
【解题切点】 根据平行四边形定则,做出平行四边形,然后利用 三角函数求解。
【解析】 先画出力的平行四边形,如图所示,由于OC=OD,
得到的是菱形。连结CD、OE,两对角线垂直且平分,OD表示
300 N,∠COO′=30°。在三角形OCO′中,OO′=OCcos
A.5 N
B.8 N
C.10 3 N
D.20 N
【解析】 F1与G的合力取值范围为G-F1≤F≤G+F1, 即10 N≤F≤30 N,要平衡,F2也应满足这个条件。 故选C、D。
【答案】 CD
两种常用的分解方法
1.力的效果分解法 (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
解得:
FA=
Gtan
θ,FB=coGs
, θ
故 A、C 正确。
【答案】 AC
【发散思维】 力的合成法、力的作用 效果分解法、正交分解法都是常见的 解题方法,一般情况下,物体只受三 个力的情形下,力的合成法、作用效 果分解法解题较为简单,在三角形中 找几何关系,利用几何关系或三角形 相似求解;而物体受三个以上力的情
FBcos θ=FC=G FBsin θ=FA
可解得:FA=Gtan θ,FB= G
故A、C正确。
cos θ
方法三 力的合成法 结点O受到三个力作用FA、FB、FC,如图(丙)
所示, 其中FA、FB的合力与FC等大反向,即F合=FC
=G,则: FFAC=tan θ,FFCB=cos θ
A.Fcos θ C.Ttan θ 【答案】 B
B.Fsin θ D .Fcot θ
合力的范围及共点力合成的常用方法
1.合力范围的确定 (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