力的分解与合成是基础
我们的知识来自于实践。 通过观察现象来记忆规则比通过计算公式更容易、更有效。
初中我们讲力的合成时,两个力在同一条直线上,而且只有两种情况:方向相同和方向相反。 现在我们研究两个有夹角的力作用在同一物体上时的合力。 之间的关系。
拿起旁边的书包,双手握住书包带,将书包提起,并保持书包静止不动。 此时,两条书包带上的力为分力,书包的重力等于合力,方向相反。 改变握住书包带的两只手的位置,调整两个部件的大小和角度,使书包在空中保持静止(位置不变),我们可以感觉到,当合力不变时, 2 当分力的角度发生变化时,力的大小也会发生变化,这个规律很容易感受到。 角度越小,越省力,角度越大,越省力。
而当我们用绘图来表达这个变化规律时,我们会发现分力和合力之间存在一定的关系:就像平行四边形中的两条边与对角线的关系,或者说两条边之间的关系以及三角形中的第三个。 三边的关系,这就是力的合成所遵循的平行四边形定律和三角形定律。 也是我们学的第一件事,就是根据力的作用来分解和合成。
有了图形,我们还可以利用之前学过的三角函数,用角度来表达边长之间的关系。 这里我们用的最多的是构造直角三角形,即正交分解,将一个力分解为两个互相垂直的方向。 这里基本上大家都没有问题,区别在于熟练程度。
选择正交分解还是效应分解?
这是我们遇到的第一个问题,尤其是涉及到结、活动杆、滑轮时什么是力平衡公式,最容易出错。 这里我推荐动手实验并注重记忆。
让我们从最简单的结开始。 绳结分为活动式和固定式,但大多数情况下都视为固定式,因为想要活动绳结就需要滑轮什么是力平衡公式,可以将其放入滑轮的分类力中。 周围有很多固定的结,比如书包带、鞋带、各种电线等。 只要拿起一个玩一玩,你就会发现固定的结需要根据力的作用进行分解。 使用正交分解效率更高。 麻烦。 如果有一个力是垂直于重力的,就相当于给你一个正交分解,另一个力可以继续正交分解。
然后是活动杆,大部分是可以在垂直面上上下旋转的杆。 它的规则很容易记住,我们可以用笔来记住它们。 将两根手指放在笔的两端。 假设左端是活动杆的活动轴。 如果要保持笔水平,右手只能向左水平用力。 一旦用力偏离,笔就会掉落。 因此,作用在该活动杆顶部的力必须是水平支撑力并且垂直于重力。 与上述情况类似,另一个力也可以正交分解。
最后一类是滑轮,主要包括三种变形:动结上的滑轮、定滑轮、支架顶部的定滑轮(也是定杆的变形)。 定滑轮我们在初中就学过。 其特点是改变力的方向但不改变力的大小。 高中时的平移就是定滑轮两侧绳索上的力大小相等且方向沿着绳索的方向。 这种情况下,两个力的大小和方向已经确定,所以可以按照力的作用来分解,而不能正交分解。
综上所述,力的分解有两种类型:效应分解和正交分解。 优先采用效果分解,尤其是固定结、固定杆、滑轮的情况; 其次是正交分解,包括具有受力水平的绳子。 结,活动杆。 (后面的练习中我们会测试更多的正交分解,但首先要掌握按效果分解。)
力的动态平衡如何分类
无论是三力平衡、四力平衡、不在同一平面的多力平衡,还是整体法、孤立法、解析法,它们都处于静止或均匀状态毕竟是直线状态。 分解方法只有两种。 力的大小是确定的。 的。 但说到力量的动态平衡,一下子就难倒了很多人。 不但情况复杂,而且手段也多得让人不知所措。
我先说一下这里可以采用的几种方法: 1、依次采用整体法和孤立法; 2.矢量三角形; 3、相似三角形(包括正弦定理法); 4、动态圈; 5.活结关联(包括滑轮,本质上还是使用类似的三角形)。 如果你对这五种方法不熟悉,可以在《53》、《高中必答题》等练习册上找到。 每种方法至少要练习两个问题,否则下面的话就没用了。
掌握了这五种方法之后,我们来谈谈遇到问题该选择哪种方法:
1、两个物体直接接触,用弹簧连接,用硬棒连接,用不变形的绳子连接但绳子保持直,高中第一学期两个电荷之间的相互作用力。 在这些情况下,如果两个对象可以视为一个对象,那么应该依次使用整体法和隔离法。
2. 合力是一个固定值(例如,如果一个物体被悬挂,该物体的重力保持不变),一个力的方向固定但大小是可变的,另一个力的大小和大小是可变的方向。 在这种情况下,可以使用向量三角形来解决该问题。 当两个分力相互垂直时,其中一个力最小,当不垂直时,有两种解。
接下来的两个组件可以更改:
3. 合力是固定值,另外两个力的大小和方向是可变的。 特别是遇到圆形(包括半圆和1/4圆)时,采用相似三角形来解决。 力之间的比率等于三角形边长的比率。 ,可以同时使用正弦定理。
4. 合力是一个恒定值。 两个力的大小和方向可以改变,但夹角不变。 这时,画图就可以发现,这符合圆的内弦所对的圆周角相等的规律,所以称为动圆解法,三个力就是三个弦在圈子里。 当弦通过圆心时为最大值,等于圆的直径。
5、活绳结有关系。 合力仍然是一个固定值。 另外两个力的大小和方向是可变的。 重物可以在中间滑动。 这时,我们需要将一侧的绳子延长,使其与另一侧的绳子长度相同。 与两个节点之间的距离一起构造一个类似的三角形,力之间的比值等于三角形边长的比值,以求力的变化。
学习建议
共点力平衡和力分析是高中物理的重点和基础。 他们无法逃脱。 如果现在不学,高三复习的时候就更痛苦了。 在此我建议三点:
首先,你必须做练习。 如果你记不住方法,就用眼睛和双手记住它们。
其次,上述方法必须与练习相对应地进行练习,尤其是力量的动态平衡。 如果你看不懂我写的东西,那就意味着你必须做练习。
第三,定期复习,每个人都会忘记,尤其是以后学的内容多了,以前复杂题的答案就会陌生。 最好每周打开练习本的这几页,看看你画的图。 ,回忆每种方法适用的条件。
今天就这样,下次再聊。