【知识讲解】
把力沿两个垂直的方向进行分解的方法叫正交分解法,正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的,其目的是用代数运算来解决矢量运算。正交分解法的优点是以退为进,解题方便。
用正交分解法来解题的基本步骤是: 1、对所选对象进行受力分析
受力分析是力学研究的重要步骤,也是正确分析和解决力学问题的关键之一。对物体进行受力分析的基本程序为:
第一步:确定研究对象,想象中将研究对象从周围物体中隔离出来: 第二步:严格按“先重力,后弹力,再摩擦力”的顺序分析。 第三步:复检。
常见的错误及防范的办法: (1)、多画力。
①研究对象不明,错将其他物体受到的力画入。②虚构力,将不存在的力画入。③将合力或分力重复画入。要防止多画力。第一,彻底隔离研究对象。第二,每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。
(2)、少画力。
少画力往往是由受力分析过程混乱所致,因此①要严格按顺序分析。②分析弹力和摩擦力时,所有接触点都要分析到。
(3)、错画力。即把力的方向画错。防范办法是要按规律作图。 【例4】
《课课练》第89页 第6题图之b 、c
2、将物体所受的所有力沿相互垂直的两个方向分解,再求出这两个方向上的合力。 【例5】
《课课练》第89页 第6题图之b 、c
【小结】
正交分解法不一定要按力的实际作用效果来分解,而是根据解题的实际需要,为了简化问题而分解。尤其是在分析多个力的平衡时,用此方法将各力先分解再合成,会大大降低解题难度。
希望同学们能熟练掌握。
三、按题目的具体要求分解
分解一个已知力,相当于已知了一个平行四边形的对角线,用这个平行四边形的对角线的长度表示F 大小,对角线的方向就是力F 的方向。能作出多少个平行四边形,相应的就有多少对大小、方向各不相同的分力。在力的合成与分解中,都要涉及合力与两分力的大小和方向共六个因素。在求解时,这已知的因素越多,其多解的可能性越小。
(1) 已知六个因素中的四个因素
①已知合力的大小、方向,两个分力的方向,只有一个解。如图4。
图4
②已知合力的大小、方向,以及其中一个分力的大小、方向,那么另一个分力的大小、方向有惟一解,如图5。
图5
③已知一个分力的大小和方向,合力的方向,另一个分力的方向,那么合力与另一个分力的大小惟一确定,如图6。
图6
④已知合力的大小和方向,一个分力的大小,另一个分力的方向,如图7所示,当F 2=Fsin θ时有惟一解;当F 2<Fsin θ时无解;当F 2>Fsin θ时有两解或一解。从作图可看出:以F 的末端为圆心,以F 2的大小为半径画圆弧,与F 1相切有惟一解;与F 1不相交,无解;与F 1有两个交点,两解。(可用结合三角形定则分析)
图7
⑤已知合力的大小和方向,两个分力的大小,如图8,当F =F 1+F 2时有惟一解;当F >F 1+F 2时无解;当F <F 1+F 2时有两解。
图8
(2) 已知三个因素,有无穷多个解,但有一定的范围限制。
①已知合力F 的大小和方向,它的一个分力F 1的方向,则满足此条件的解有无穷多个,但F 2
有最小
值Fsin θ,此时F 1、F 2互相垂直,如图9甲。
②已知合力F 的方向,一个分力F 1的大小和方向,则满足此条件的解无穷多个,但F 2有最小值F 1sin θ,此时F 、F 2互相垂直,如图9乙。
图9
(3) 力的大小方向(两个因素)、没有其他条件的限制,可作出无穷多个平行四边形,即有无穷多个解。
【小结】
由以上分析可知,在力的分解中,限定的条件个数越多,多解的可能性越小,究竟有多少个解,要看能作出多少个满足条件的平行四边形。
【知识讲解】
把力沿两个垂直的方向进行分解的方法叫正交分解法,正交分解法是在平行四边形定则的基础上发展起来的,其目的是用代数运算来解决矢量运算。正交分解法的优点是以退为进,解题方便。
用正交分解法来解题的基本步骤是: 1、对所选对象进行受力分析
受力分析是力学研究的重要步骤,也是正确分析和解决力学问题的关键之一。对物体进行受力分析的基本程序为:
第一步:确定研究对象,想象中将研究对象从周围物体中隔离出来: 第二步:严格按“先重力,后弹力,再摩擦力”的顺序分析。 第三步:复检。
常见的错误及防范的办法: (1)、多画力。
①研究对象不明,错将其他物体受到的力画入。②虚构力,将不存在的力画入。③将合力或分力重复画入。要防止多画力。第一,彻底隔离研究对象。第二,每画一个力要心中默念受力物体和施力物体。
(2)、少画力。
少画力往往是由受力分析过程混乱所致,因此①要严格按顺序分析。②分析弹力和摩擦力时,所有接触点都要分析到。
(3)、错画力。即把力的方向画错。防范办法是要按规律作图。 【例4】
《课课练》第89页 第6题图之b 、c
2、将物体所受的所有力沿相互垂直的两个方向分解,再求出这两个方向上的合力。 【例5】
《课课练》第89页 第6题图之b 、c
【小结】
正交分解法不一定要按力的实际作用效果来分解,而是根据解题的实际需要,为了简化问题而分解。尤其是在分析多个力的平衡时,用此方法将各力先分解再合成,会大大降低解题难度。
希望同学们能熟练掌握。
三、按题目的具体要求分解
分解一个已知力,相当于已知了一个平行四边形的对角线,用这个平行四边形的对角线的长度表示F 大小,对角线的方向就是力F 的方向。能作出多少个平行四边形,相应的就有多少对大小、方向各不相同的分力。在力的合成与分解中,都要涉及合力与两分力的大小和方向共六个因素。在求解时,这已知的因素越多,其多解的可能性越小。
(1) 已知六个因素中的四个因素
①已知合力的大小、方向,两个分力的方向,只有一个解。如图4。
图4
②已知合力的大小、方向,以及其中一个分力的大小、方向,那么另一个分力的大小、方向有惟一解,如图5。
图5
③已知一个分力的大小和方向,合力的方向,另一个分力的方向,那么合力与另一个分力的大小惟一确定,如图6。
图6
④已知合力的大小和方向,一个分力的大小,另一个分力的方向,如图7所示,当F 2=Fsin θ时有惟一解;当F 2<Fsin θ时无解;当F 2>Fsin θ时有两解或一解。从作图可看出:以F 的末端为圆心,以F 2的大小为半径画圆弧,与F 1相切有惟一解;与F 1不相交,无解;与F 1有两个交点,两解。(可用结合三角形定则分析)
图7
⑤已知合力的大小和方向,两个分力的大小,如图8,当F =F 1+F 2时有惟一解;当F >F 1+F 2时无解;当F <F 1+F 2时有两解。
图8
(2) 已知三个因素,有无穷多个解,但有一定的范围限制。
①已知合力F 的大小和方向,它的一个分力F 1的方向,则满足此条件的解有无穷多个,但F 2
有最小
值Fsin θ,此时F 1、F 2互相垂直,如图9甲。
②已知合力F 的方向,一个分力F 1的大小和方向,则满足此条件的解无穷多个,但F 2有最小值F 1sin θ,此时F 、F 2互相垂直,如图9乙。
图9
(3) 力的大小方向(两个因素)、没有其他条件的限制,可作出无穷多个平行四边形,即有无穷多个解。
【小结】
由以上分析可知,在力的分解中,限定的条件个数越多,多解的可能性越小,究竟有多少个解,要看能作出多少个满足条件的平行四边形。