1. 共点力的合成
1、合成方法
(一)绘图方法
(2)估计法:根据平行四边形法则画出示意图,然后用解三角形的方法求合力,这是解题的常用技巧。
2. 算法
(1) 平行四边形法则:要求互成角度的两个共点力 F1 和 F2 的合力,可以用代表 F1 和 F2 的有向线段为邻边作平行四边形,对角线为平行四边形的 代表合力 的大小和方向,如图 1A 所示。
(2) 三角形法则:求两交点力F1、F2成角度的合力,可依次首尾相连代表F1、F2的线段,将F1、F2的另外两端画出。将F2连接起来,则连接线代表合力的大小和方向,如图B所示。
3. 重要推论
(1) 当两个分力一定时,倾斜角θ越大,合力越小。
(2)合力一定时,两主分力倾斜角越大力的正交分解的原则,两分力越大。
(3) 合力可以小于分力,可以等于分力,也可以大于分力。
合力范围
(1) 两个共点力的合成
|F1-F2|≤Fhe≤F1+F2,即两个力大小不变时,合力随着倾角的减小而减小。 当两个力方向相反时,合力最小,为|F1-F2|; 当两个力方向相同时,合力最大,为F1+F2。
(2) 三个共同点的综合
①当三个力共线且方向相同时,合力最大,为F1+F2+F3。
②取任意两个力,求其合力的范围。 如果第三力在此范围内,则这三个力的合力的最小值为零。 如果第三个力不在这个范围内,则合力的最小值。最小值是最大的力除以另外两个较小的力之和的绝对值。
2.力分解的两种常用技术
1、力的疗效分解方法:
(1)根据力的实际作用确定两个实际分力的方向;
(2)然后根据两个实际分力的方向画出平行四边形;
(3)最后利用平行四边形和物理知识求出力的两个分力的大小。
2.正交分解法
(1) 定义:将已知的力在相互垂直的两个方向上分解的方式。
(2)构造坐标轴的原则:分解力少、分解力容易的原则(即坐标轴上的力尽可能多)。
例:风洞是空气动力学和热学实验的重要设备。 图中为测试客机性能的风洞实验示意图,其中AB代表客机模型的截面,OL为拉动客机模型的绳索。 已知客机模型的重量为G力的正交分解的原则,当客机模型静止在空中时,绳索正好水平,客机模型截面与水平面的倾斜角为θ,则作用在客机模型上的风力为 ( )
AG/cosθ
B. Gcosθ
重心/sinθ
D. 正弦θ
【分析】作用在客机模型上的风力F垂直于AB向下,风力F的垂直分力等于客机模型的重力,即Fcosθ=G。 解为F=G/cosθ,A正确。
练习:如图所示,一个人安静地躺在沙发上,桌座与水平面有一个固定的倾斜角θ。 设人所受的重力为G,则桌子各部分对人的斥力的合力为()
A。 G
B. 正弦θ
C。 Gcosθ
D. Gtanθ
答案:A
附表:力的合成与分解是中学力分析最基本的技能。 而且,我们所学到的只是力的分解与合成的方式,如何选择和使用呢? 区分两种方法的优缺点,可以达到快速解决问题的效果。