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高一物理考点：力的正交分解
受力分析是一个基础，且看似简单其实很有难度的考点，这篇文章里，我们主要介绍的是受力分析步骤中最核心的部分，力的正交分解。
初中物理中，我们研究的所有的力，都是基于一维（一条直线）方向的。两个力的运算很简单。或者是方向相反，或者方向相同的，要么是加法（方向相同时），要么就是相减（方向相反）。
实际情况呢？大部分物体的受力情况很复杂。物体所受的力往往并不在一条直线上，那么就不能简单的加减来求解，必然要求一种新的计算方法。
我们从力的合成与分解来计算力。或者说，力的合成与分解是解决不在一条直线上的力的运算的。力的分解运算中，最为常考的，就是力的正交分解法
力的正交分解概念
物体受到多个力作用，可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解，再分别沿这两个方向求出合力。正交分解法是处理多个力作用用问题的基本方法，也是最常用的方法。
力的正交分解是力的分解的特殊情况
力的正交分解，是力的分解的一种特殊情况，是力在两个正交的坐标系内进行投影运算的。从计算的依据看，力的正交分解与普通的力的合成与分解，都遵循平行四边形定则。
正交分解的基本步骤介绍
（1）建立正交坐标系
正确选择合适的直角坐标系，一般，选共点力（研究物体的质点）的作用点为原点，水平方向或物体运动向为X轴，垂直的为Y轴，尽量让较多的力落在坐标轴上。
（2）对所有的力进行正交分解。即分别利用三角函数正余弦关系，把各力在正交的坐标轴上投影，再运用加减法计算出坐标轴上的合力。
X轴方向
Fx=F1x+F2x+…+Fnx
Y轴方向
Fy=F1y+F2y+…+Fny
物体所受的共点力合力的大小为F=√Fx2=Fy2（根号下Fx、Fy的平方之和；可能网页转码有失误），合外力的方向（与x轴的夹角）可由平行四边形法则或者力的封闭三角形法则求得。
接下来，就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式，或者机械能相关公式进行计算了。力的正交分解部分的内容（步骤），到此为止。
为什么进行正交分解？
为什么要进行力的正交分解呢？高中数学学习了坐标系的概念，在两个垂直的坐标轴上进行力的运算就有了数学依据。还有，就是三角函数知识，也为力的投影计算提供了便利。
力的正交分解，是受力分析中非常重要的一步，也是接下来借助牛顿运动定律和能量动量的考点，对物体的动力学行为或能量、动量问题进行分析的前提。
就给同学们梳理这些内容，受力分析是高中物理非常重要和基础的考点，力的正交分解是解决受力问题的重要工具与方法。除了在正交坐标系内进行力的分解外，力的封闭三角形法则也是一个补充受力分析手段。感兴趣的化，同学们可以到高中物理网查阅我们整理的文章，把这里的内容掌握牢固。
参考文献
平行四边形法则http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/60.html
文章作者
文/苏阳；高中物理教师，物理网兼职编辑。
文章首发高中物理网，转载请予以注明，谢谢。
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归档日期：2021-02-10 12:31:04
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