高一物理-正交分解法.
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高一物理正交分解法所谓“正交分解法”就是将受力物体所受外力(限同一平面内的共点力)沿选定的相互垂直的x 轴和y 轴方向分解,然后分别求出x 轴方向、y 方向的合力ΣF x 、ΣF y ,由于ΣF x 、ΣF y 相互垂直,可方便的求出物体所受外力的合力ΣF (大小和方向一、正交分解法的三个步骤第一步,立正交 x 、y 坐标,这是最重要的一步,x 、y 坐标的设立,并不一定是水平与竖直方向,可根据问题方便来设定方向,不过x 与y 的方向一定是相互垂直而正交。
第二步,将题目所给定跟要求的各矢量沿x 、y 方向分解,求出各分量,凡跟x 、y 轴方向一致的为正;凡与x 、y 轴反向为负,标以“一”号,凡跟轴垂直的矢量,该矢量在该轴上的分量为0,这是关键的一步。
第三步,根据在各轴方向上的运动状态列方程,这样就把矢量运算转化为标量运算;若各时刻运动状态不同,应根据各时间区间的状态,分阶段来列方程。
这是此法的核心一步。
第四步,根据各x 、y 轴的分量,求出该矢量的大小,一定表明方向,这是最终的一步。
求物体所受外力的合力或解物体的平衡问题时,常采用正交分解法。
) 例1 共点力F 1=100N ,F 2=150N ,F 3=300N ,方向如图1所示,求此三力 的合力。
y53°37°O x 37°解:三个力沿x ,y方向的分力的合力x x x x F F F F 321++=∑:︒+︒-︒=37sin 53sin 37cos 321F F F N N N 6.03008.01508.0100⨯+⨯-⨯=N 140= yy y y F F F F 321++=∑︒-︒+︒=37cos 53cos 37sin 321F F F NN N 8.03006.01506.0100⨯-⨯+⨯=N 90-= (负值表示方向沿y 轴负方向)由勾股定理得合力大小:ΣF=22)()(y x F F ∑+∑ =N 22)90(140-+=166.4N ∵ΣF x ﹥0、ΣF y ﹥0 ∴ΣF 在第四象限内,设其与x 轴正向夹角为α,则: tg α=xy F F ∑∑=NN14090=0.6429 ∴α=32.7º 运用正交分解法解题时,x 轴和y 轴方向的选取要根据题目给出的条件合理选取,即让受力物体受到的各外力尽可能的与坐标轴重合,这样方便解题 。
第一讲正交分解法知识点一:共点力及平衡条件共点力:物体同时受几个力的作用,如果这几个力都作用于物体的同一点或者它们的作用线交于同一点,这几个力叫共点力。
能简化成质点的物体受到的力可视为共点力。
平衡状态:物体保持静止......状态....或匀速直线运动注意:这里的静止需要二个条件,一是物体受到的合外力为零,二是物体的速度为零,仅速度为零时物体不一定处于静止状态,如物体做竖直上抛运动达到最高点时刻,物体速度为零,但物体不是处于静止状态,因为物体受到的合外力不为零。
共点力的平衡:如果物体受到共点力的作用,且处于平衡状态,就叫做共点力的平衡。
1.如图所示,小明用与水平方向成θ角的轻绳拉木箱,沿水平面做匀速直线运动,此时绳中拉力为F,则木箱所受合力大小为()>A 0B FC FcosθD Fsinθ2、如图所示,一质量为m的物体沿倾角为θ的斜面匀速下滑。
下列说法正确的是()A 物体所受合力的方向沿斜面向下B 斜面对物体的支持力等于物体的重力C 物体下滑速度越大,说明物体所受摩擦力越小D 斜面对物体的支持力和摩擦力的合力的方向竖直向上知识点二:共点力的处理方法——正交分解法!正交分解一般步骤:选定研究对象,并作出受力分析建立合适的直角坐标系(尽可能少分解力)将不在坐标轴上的力分解到坐标轴上列出平衡状态下x方向、y方向的方程求解:x方向上:F1x=F2x y方向上:F1y+F2y=G1.质量为m的木块在推力F作用下,在水平地面上做匀速运动(如图所示)。
已知木块与地面间的动摩擦因数为μ,那么木块受到的滑动摩擦力为下列各值的哪一个()A μmgB μ(mg+Fsinθ)-C μ(mg-Fsinθ)D Fcosθ2.物体放在粗糙的水平地面上,物体重50N,受到斜向上方向与水平面成300角的力F作用,F = 50N,物体仍然静止在地面上,如图所示,求:物体受到的摩擦力和地面的支持力分别是多少3.在图中,AB、AC两光滑斜面互相垂直,AC与水平面成30°.如把球O的重力G按照其作用效果分解,则两个分力的大小分别为()A 12G,32G B33G,3G-C23G,22G D22G,32G4.甲、乙两人用绳子拉船,使船沿OO′方向航行,甲用1 000 N的力拉绳子,方向如图所示,要使船沿OO′方向航行,乙的拉力最小值为()A 500 3 NB 500 NC 1 000 ND 400 N练习:1.质量为m的物体在恒力F作用下,F与水平方向之间的夹角为θ,沿天花板向右做匀速运动,物体与顶板间动摩擦因数为μ,则物体受摩擦力大小为多少&2.直角劈形木块(截面如图所示)的质量M=2kg,用外力F顶靠在竖直墙上。
应对市爱护阳光实验学校高一物理力的分解;用图解法和正交分解法计算分力【本讲信息】一. 教学内容:1. 知道力分解的概念2. 用图解法和正交分解法计算分力3. 掌握平行四边形或三角形的矢量运算法那么二. 教学内容分析:1、力的分解如图1所示,铅笔的尖端置于右手掌心,你能感觉到重物竖直向下拉细线的力产生了哪两个作用效果吗?请根据你的感觉在图中标出这两个分力的方向。
求一个力的分力叫做力的分解。
图1[说明]①力的分解或力的合成仅是一种力的效替代关系,即合力可以由它的几个分力来替代,几个力也可以由它们的合力来替代,但关键是合力与几个分力的作用效果相同。
②力的分解和力的合成是力的运算的一种方式,对于同一个题目,用合成的方法求解的题,用力的分解也同样可以求解。
分解是合成的逆运算。
③两个不同性质的力可以合成一个合力,但一个力只能分解出几个相同性质的力,即力的分解不改变力的性质。
④合力与分力只是设想出来的效果力,在对物体进行受力分析时不能把它们作为一种力来分析,力的合成与分解在受力分析之后进行。
2、分解的依据力的分解是力的合成的逆运算。
力的分解遵循平行四边形那么:把一个力作为平行四边形的对角线,那么与力共点的平行四边形的两个邻边就可以表示力的两个分力。
图2[说明]如果没有其他限制,对于一条对角线,可以作出无数个不同的平行四边形〔如图2所示〕。
即同一个力F可以分解成无数对大小、方向不同的分力。
3、分解的原那么具体问题中将一个力分解为两个分力必须根据一个力在该问题中的实际效果来分解,这就要求在进行力的分解之前必须搞清楚力的效果,搞清了力的效果,也就搞清了力的方向,而搞清了各个力的方向后,分解将是唯一的,具体做法是:〔1〕先根据力的实际作用效果确两个分力的方向。
〔2〕再根据两个分力方向画出平行四边形。
〔3〕根据平行四边形和学过的数学知识求出两分力的大小。
例如:把一个物体放在倾角为θ的斜面上,物体并没有在重力作用下竖直下落,从力的作用效果看,怎样将重力分解?两个分力的大小与斜面倾角有没有关系?分析:通过可类比观察重力的作用效果,如图3所示用两块粘有海的木板如图组合,将一铁球放到其上,观察两板的凹陷情况:A 面和B 面均有凹陷,说明重力产生了两个作用效果,既压A 又压B 。