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时间:2019-08-05
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1、力的合成力的分解一.教学内容:力的合成力的分解二.知识要点:1.理解力的合成和合力的概念。2.掌握力的平行四边形定则。会用作图法求共点力的合力。3.理解力的分解和分力的概念,会用平行四边形定则解决力的分解问题。4.熟练掌握物体的受力分析,能够根据力的作用效果进行分解。三.重点、难点解析:(一)合力与分力当一个物体受到几个力的共同作用时,我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效果跟原来几个力的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,原来几个力叫做分力。(二)力的合成1.定义:求几个力的合力的过程或求合力的方法,叫做力的合成。2.平行四边形定则:
2、两个力合成时,以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代表合力的大小和方向。这个法则叫做平行四边形定则。对力这种既有大小又有方向的物理量,进行合成运算时,一般不能用代数加法求合力,而必须用平行四边形定则。(三)共点力如果一个物体受到两个或更多力的作用,有些情况下这些力共同作用在同一点上,或者虽不作用在同一点,但它们的作用线交于一点,这样的一组力叫做共点力。平行四边形定则只适用于共点力的合成。(四)讨论:1.力的合成的意义在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力的作用,这个力就是那几个力的“等效力”(合力)
3、。力的平行四边形定则是运用“等效”观点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换”所遵循的规律,作图法和计算法是运用这一规律进行共点力合成的具体方法。(1)作图法:要选取统一标度,严格作出力的图示及平行四边形,量出平行四边形的对角线长度(注意是哪一条对角线),根据标度求出合力的大小,再量出对角线与某一分力的夹角,求出合力的方向。(2)计算法:根据平行四边形定则作出力的示意图,然后利用解三角形的方式求出对角线,即为合力。2.力的合成的几种特殊情况:①相互垂直的两个力的合成,如图所示,,合力F与分力F1的夹角的正切为:。②夹
4、角为的两个等大的力的合成,如图所示,作出的平行四边形为菱形,利用其对角线互相垂直的特点可得直角三角形,解直角三角形求得合力,合力与每一个分力的夹角等于。③夹角为的两个等大的力的合成,如图所示,实际是②的特殊情况:,即合力大小等于分力。实际上对角线把画出的菱形分为两个等边三角形,所以合力与分力等大。以上三种特殊的合成在今后的学习中经常遇到,应该熟练掌握。3.合力与两分力之间的大小关系:在两个力F1和F2大小一定情况下,改变F1与F2方向之间的夹角,当角减小时,其合力F逐渐增大,当时,合力最大F=F1+F2,方向与F1和F2方向相同;当角增大时,
5、其合力逐渐减小,当,合力最小F=
6、F1-F2
7、,方向与较大的力方向相同,即合力大小的取值范围为F1+F2≥F≥
8、F1-F2
9、。4.多个力的合成:应先求其中任意两个力的合力,再求这个合力与第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的就是这些力的合力。(五)力的分解1.求一个力的分力叫做力的分解.2.力的分解是力的合成的逆运算。同样遵守平行四边形定则。把一个已知力F作为平行四边形的对角线,那么与力F共点的平行四边形的两个邻边,就表示力F的两个分力F1、F2。3.作用在物体上的同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。一般情况下我们按
10、照力的作用效果进行分解。(六)矢量相加的法则1.平行四边形定则:一切矢量(如力、位移等)相加遵从平行四边形定则。2.三角形定则:由两个矢量首尾相接与它们的合矢量组成一个三角形,从而求出合矢量,这个方法叫做三角形定则.三角形定则与平行四边形定则的实质是一样的。(七)矢量与标量1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则(或三角形定则)。2.标量:只有大小,没有方向,求和时按照算术法则相加。力的分解中定解条件的确定将一个力F分解为两个分力,根据力的平行四边形定则,是以这个力F为平行四边形的一条对角线作一个平行四边形,在无附加条件限制时可作
11、无数个不同的平行四边形,这说明两个力的合力可唯一确定,一个力的分力不是唯一的。要确定一个力的两个分力,一定有定解条件。按力的效果进行分解,这实际上就是定解条件。如图的三角形支架,在节点O上施加一个力F,这个力产生两个效果:其一对AO有拉伸作用;其二对BO有挤压作用。将F分解为对OA的拉伸的力FAO和对BO挤压的力FBO,其定解条件是已知两个分力的方向。按问题的需要进行分解,在解决具体问题时,根据具体问题对力进行分解。这个具体问题就是定解条件。如已确定两分力的大小,求分力的方向,两分力的大小是定解条件;已确定一个分力的大小、方向,求另一分力的大
12、小、方向,这个已知分力为定解条件;已确定一个分力大小和另一分力的方向,求这一分力的方向和另一分力的大小,这个分力的大小和另一分力的方向为定解条件。对力进行分解时,首
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