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力的合成

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力的合成是受力分析的前提和相关的第一个概念。

在初中我们涉及到的很多受力分析问题是在一条直线上的,受力分析的时候是运用的加减法即可。显然生活中大部分物体受力情况更为复杂,我们高中物理主要也是在研究互成角度的力,并对其进行分析。力的合成是受力分析的前提,我们来看这个概念。

 

力的合成的定义

合力与分力:如果几个力共同作用在物体上产生的效果与一个力单独作用在物体上产生的效果相同,则把这个力叫做这几个力的合力,而那几个力叫做这一个力的分力。

几个力共同作用产生的的效果可以用一个力来代替,这个力就叫做那几个力的合力,求这几个力的合力的过程就叫做力的合成。

力的合成与分解

如上图所示,当F1与F2的作用效果,和F的作用效果一样的时候,我们就把F的求解过程叫做力的合成。

 平行四边形法则

所有矢量的合成与分解都遵从平行四边形定则,力的合成(与下节讲到的力的分解)也不例外。

如上图所示。F1与F2的合力的作用效果,永远与其构建的平行四边形的对角线F的作用效果一致。

这是一个普遍的、公认的准则,在高中数学学习到向量的相关概念之后,大家自然会明白其所以然。

平行四边形定则实质上是一种等效替换的方法。我们既可以用其来合成也可以用以分解,以前者的使用为主。在用平行四边形定则时,分矢量和合矢量要画成带箭头的实线,平行四边形的另外两个边必须画成虚线。各个矢量的大小和方向一定要画得合理。 在对一个物体进行受力分析时,合力和分力不能同时出现(使用)。也就是说,在分析物理问题时,考虑了合力就不能再考虑分力;考虑了分力就不能再考虑合力。

力的合成分解,一定要认真作图,笔者个人建议在受力图中只画出原始力,而不要轻易进行分解。分解是建立直角坐标系后,在列方程的时候才用到的。

共点力

必修一教材第63页有共点力的概念。一个物体受到几个外力的作用,如果这几个力有共同的作用点或者这几个力的作用线交于一点,这几个外力称为共点力。

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