趣话高中物理新人教版必修1第3章相互作用第4节力的合成.docVIP

第4节 力的合成 一般情况下物体不止受到一个力的作用，如物体在地球上会受到重力，与其它物体接触的弹力，摩擦力，或者其它的力。这些力的共同作用下，物体的运动情况可以等效为一个力的作用，那么这个力称为物体受到的合力，物体所受的那些力是分力。物体所受的各个力之间是相对独立的，这个合力的作用与那些分力的作用是等效的。由分力求合力的过程，就叫做力的合成。也是力的矢量相加的过程。 前面说道，力是有作用点的。如果一个物体受到几个力的作用，这些力可能不作用于同一点，这样就会产生使物体旋转的力矩，也可能力矩平衡，不会发生转动。现在高中教材把所有与转动有关的内容都删除了，所以我们遇到的力都作用与同一个点上，称为共点力。只有共点力才能用来合成。 力的合成主要遵守平行四边形定则或法则。方法是，将两个需要合成的分力作为平行四边形的两个邻边，它们所夹的对角线就是合力。这些力的作图采用力的图示方法，用箭头准确的表示出力的三要素来。也可画图后用解三角形的方法计算出来合力的大小和方向，一般用合力与其中某个已知分力的夹角表示合力的方向。 如果两个分力的夹角为α根据余弦定理可以计算出合力F的大小为 设F与F2的夹角为θ 如果把其中一个力平移到它的对边，可以只用平行四边形的一半进行合成，这就是三角形法则。 如果要合成的力比较多，每合成两个后，计算合力的大小和方向，再和下一个合成，较为繁琐，计算量大，可以用正交分解法。 正交分解法，首先，建立平面直角坐标系，尽量让较多地力分布在坐标轴上，然后，把所有的力投影到两个坐标轴上。投影，就是假想有一束垂直于坐标轴的平行光线照射到表示力的箭头上，其在坐标轴上的影子就是这个力在该坐标轴上的投影。如某力为F，与x轴夹角为θ，则在x轴上的投影为Fx=Fcosθ，在y轴上的投影为Fy=Fsinθ，将所有x轴上的力和力的投影进行合成，因为都在同一条直线上，求代数和即可。同理合成y轴所有力或者投影，然后将两个轴上的合力进行合成，也可求出合力。这种方法的好处是可以将多个力进行简便的合成，而对于后面有加速度的问题，更可以将有加速度的方向和没有加速度的方向分别合成，有利于进行计算。 实验：验证力的平行四边形定则。这个实验比较简单，需要一块木板，一个橡皮筋，两条细线，两个弹簧秤，几个图钉。首先，将橡皮筋拴上两条细线，另一端用图钉固定在木板上A点，用弹簧秤勾住两条细线，成一定角度拉伸，记下弹簧秤示数F1F2和细线方向，记下绳结的位置O。，再用一个弹簧秤勾住细线，同样将绳结拉到O点，记下此时的弹簧秤示数F’和细线方向。利用平行四边形定则将第一次的两个力进行合成，合成后与第二次的力进行比较，从理论上应该一致，实际上是有误差的，所以合力F和F’很可能不同，F不一定在AO连线上，但F’一定在。 2005年第22题． (1)在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如图)。实验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条。某同学认为在此过程中必须注意以下几项： A．两根细绳必须等长。 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上。 C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行。 其中正确的是_______________。(填入相应的字母) 答案是C其余不必要 2012第16题 .如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间。设墙面对球的压力大小为N1，球对木板的压力大小为N2。以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置。不计摩擦，在此过程中 A.N1始终减小，N2始终增大 B.N1始终减小，N2始终减小 C.N1先增大后减小，N2始终减小 D.N1先增大后减小，N2先减小后增大 答案是B 物体受重力，木板和墙壁的弹力，重力大小方向都是固定不变的，墙壁的弹力方向是水平向右的，不变，木板的弹力，大小方向都变化，三个力平衡，任何一个力都与其它二力的合力等大反向，可以将三个力组成首尾相接的三角形，如图，G不变，随着F2向竖直方向的转动，F1F2均变小。 趣话高中物理（人教版） 必修1 第3章第4节 3 F1 G F F1 F2 F2 α F F1 F2 F2 F2