高中物理网 |
|
物理知识点解析：力的正交分解使用
受力分析是一个看似简单其实有难度的考点，在这篇文章中，主要介绍的是受力分析步骤中最核心的一步，即力的正交分解。
初中我们研究的所有的力，都是基于一维方向（一条直线上）的。两个力的运算很简单。或者是方向相反，或者方向相同的，或者是相加（方向相同），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，必须用一种新方法求解计算。
在力的分解中，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，我们可将各个力沿两个相互垂直的方向进行正交分解（投影），再沿这两个方向分别求出x与y轴的合力。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，是力在两个正交坐标轴上进行投影运算的。力的正交分解与普通的力的合成与分解，都遵循的是力的平行四边形定则。
正交分解法步骤
（1）建立坐标系
正确选择合适的直角坐标系，一般来说，我们选共点力的作用点为原点，水平方向或物体运动的加速度方向为X轴，垂直的为Y轴，尽量让较多的力落在坐标轴上。
（2）正交分解计算。即分别利用三角函数关系，把各力在正交的坐标轴上投影，分别求出坐标轴上各力投影的合力。
X轴方向
Fx=F1x+F2x+…+Fnx
Y轴方向
Fy=F1y+F2y+…+Fny
共点力合力的大小为F=√Fx2=Fy2（根号下Fx的平方加Fy的平方），合外力的方向（与x轴的夹角）可由平行四边形法则或者三角形法则求得。
接下来，就是辅助牛顿三大定律、直线运动公式，或者机械能、动能定理、动量等相关的知识进行计算了。力的正交分解内容，到此为止。
为什么正交分解？
对力的正交分解的理由是什么？我们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（投影）就有了数学依据。还有，就是三角函数知识的学习，也为力的正交投影提供了理论支撑。
力的正交分解，是受力研究中重要一步，也是接下来借助牛顿三大定律和其他知识点，对物体的动力学行为和能量问题进行分析的根基。
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
力的分解http://gaozhongwuli.com/zongjie/b1/59.html
文章作者
文/木子；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。
好文推荐
归档日期：2021-02-13 11:24:49
版权归属：高中物理网
http://gaozhongwuli.com/
扫码关注王尚老师微信公众号teacherws，免费获取物理教学视频资料。
高中物理知识体系图