力的合成和分解解题技巧.docx

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力的合成和分解解题技巧

一.知识清单:

1.力的合成

(1)力的合成的本质就在于保证作用效果相同的前提下,用一个力的作用代替几个力

的作用,这个力就是那几个力的“等效力” (合力)。力的平行四边形定则是运用“等效”观

点,通过实验总结出来的共点力的合成法则,它给出了寻求这种“等效代换” 所遵循的规律。

( 2)平行四边形定则可简化成三角形定则。由三角形定则还可以得到一个有用的推论:

如果 n 个力首尾相接组成一个封闭多边形,

F 1F F

则这 n 个力的合力为零。F1

( 3)共点的两个力合力的大小范围是O F 2O

F 2

|F -F | ≤F

合≤F + F

1212

( 4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零。

2.力的分解

(1)力的分解遵循平行四边形法则,力的分解相当于已知对角线求邻边。

(2)两个力的合力惟一确定,一个力的两个分力在无附加条件时,从理论上讲可分

解为无数组分力,但在具体问题中,应根据力实际产生的效果来分解。

(3)几种有条件的力的分解①已知两个分力的方向,求两

个分力的大小时,有唯一解。

②已知一个分力的大小和方向,求另一个分力的大小和方向时,有唯一解。

③已知两个分力的大小,求两个分力的方向时,其分解不惟一。

④已知一个分力的大小和另一个分力的方向,求这个分力的方向和另一个分力的大小

时,其分解方法可能惟一,也可能不惟一。

( 4)用力的矢量三角形定则分析力最小值的规律:

①当已知合力 F 的大小、方向及一个分力 F 1的方向时,另一个分力 F 2取最小值的条件是两分力垂直。如图所示, F2的最小值为: F2min =F sinα

②当已知合力 F 的方向及一个分力 F 1的大小、方向时,另一个分力F 2取最小值的条件

是:所求分力 F 2与合力 F 垂直,如图所示,F2的最小值为: F2min =F1sinα

③当已知合力 F 的大小及一个分力 F 1的大小时,另一个分力 F 2取最小值的条件是:已知大小的分力 F 1与合力 F 同方向, F 2的最小值为| F - F1|

(5)正交分解法:

把一个力分解成两个互相垂直的分力,这种分解方法称为正交分解法。

用正交分解法求合力的步骤:①首先建立平面直角坐标系,并确定正方

②把各个力向 x 轴、 y 轴上投影,但应注意的是:与确定的正方向相同的力为正,与确

定的正方向相反的为负,这样,就用正、负号表示了被正交分解的力的分力的方向

③求在 x 轴上的各分力的代数和F x合和在 y 轴上的各分力的代数和F y合

④求合力的大小F( F x合 )2( F y合 ) 2

F y合

合力的方向:tanα=(α为合力F与x轴的夹角)

F x合

3.物体的平衡

(1)平衡状态:静止:物体的速度和加速度都等于零。匀

速运动:物体的加速度为零,速度不为零且保持不变。

( 2)共点力作用下物体的平衡条件:合外力为零即 F 合= 0。

(3)平衡条件的推论:当物体平衡时,其中某个力必定与余下的其它的力的合力等值

反向。

二.解题方法:

1、共点力的合成

⑴同一直线上的两个力的合成

①方向相同的两个力的合成

F1F合=F +F

2

1

方向与 F1(或 F 2)相同

F2

②方向相反的两个力的合成

F1 F 合 = F2- F1

F2方向与 F 2相同

⑵同一直线上的多个力的合成

通过规正方向的办法。与正方向同向的力取正值,与正方向相反的力取负值,然后将所有分力求和,结果为正表示合力与正方向相同,结果为负表示合力方向与正方向相反。⑶互成角度的两个力

的合成

F1遵循平行四形定:以两个

分力的平行四形所角

表示两个分力的合力。

F2

F合F12 F22

⑷当两个分力F1、 F2 互相垂直,合力的大小

⑸两个大小一定的共点力,当它方向相同,合力最大,合力的最大等于两分力之和;当它的

方向相反,它的合力最小,合力的最小等于两分之差的。即

F1F2F合F1F2

⑹多个共点力的合成

①依次合成: F1 和 F2 合成 F12,再用 F12 与 F3 合成 F123,再用 F123 与 F4 合成,⋯⋯②两两合成:F1 和 F2 合成 F12, F3 和 F4 合成 F34,⋯⋯,再用 F12 和 F34 合成F1234,⋯⋯

③将所有分力依次首尾相,由第一个分力的箭尾指向最后一个分力箭的有向段就是所有分

力的合力。

⑺同一平面内互成120°角的共点力的合成

①同一平面内互成120°角的二个大小相等的共点力的合力的大小等于分力的大小,合力的方向沿两分角的角平分

2、有条件地分解一个力:

⑴已知合力和两个分力的方向,求两个分力的大小,有唯一解。

F1

F

F2

⑵已知合力和一个分力的大小、方向,求另一个分力的大小和方向,有唯一解。

F1

F

⑶已知合力和两个分力的大小,求两个分力的方向,其分解不惟一。

3、用力的矢量三角形定分析力最小的律:

⑴当已知合力 F 的大小、方向及一个分力 F1 的方向,另一个分力 F2 取最小的条件是两分力垂直。

如所示, F2 的最小: F2min=F sin α

⑵当已知合力 F 的方向及一个分力F1 的大小、方向,另一个分力F2 取最小的条件是:

所求分力F2 与合力 F 垂直,如所示,F2 的最小:F2min=F1sin α