4.力的合成和分解
1.知道什么是共点力,知道什么是合力、分力,知道什么是力的合成和分解,体会物理学中常用的研究方法——等效替代法。
2.了解探究互成角度的两个力的合成规律的方法,掌握平行四边形定则,知道力的合成与分解都遵循平行四边形定则。
3.根据平行四边形定则,会用作图和计算的方法求解作用在一个物体上的两个和多个共点力的合力;会用作图和计算的方法将力进行分解,求解分力的大小和方向。
4.知道矢量和标量的概念,能区分矢量和标量,掌握矢量和标量相加的方法。
一、共点力、合力和分力
1.共点力:几个力如果都作用在物体的同一点,或者它们的作用线相交于一点,这几个力叫作共点力。
2.合力:假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同,这个力就叫作那几个力的合力。
3.分力:假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同,这几个力就叫作那个力的分力。
二、力的合成和分解
1.定义:在物理学中,我们把求几个力的合力的过程叫作力的合成,把求一个力的分力的过程叫作力的分解。
2.平行四边形定则:求两个力的合成,如果以表示这两个力的有向线段为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就代表合力的大小和方向。
3.多个共点力合成的方法:先求出任意两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
4.分解法则:力的分解同样遵从平行四边形定则。把已知力F作为平行四边形的对角线,与力F共点的平行四边形的两个邻边就表示力F的两个分力。同一个力F可以分解为无数对大小、方向不同的分力。
三、矢量和标量
1.矢量:既有大小又有方向,相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢量。如力、位移、速度、加速度等。
2.标量:只有大小,没有方向,相加时遵从算术法则的物理量叫作标量。如质量、路程、温度、功、电流等。
判一判
(1)合力与分力同时作用在一个物体上。( )
(2)由作出的力的平行四边形可知,合力可能小于分力。( )
(3)作用于不同物体上的两个力,只要作用线交于一点,就可以进行力的合成。( )
(4)一个力不可能分解出比它自身大的力。( )
(5)由于矢量的方向用正负表示,故具有正负值的物理量一定是矢量。( )
(6)矢量与标量的本质区别是它们的运算方法不同。( )
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)×
(5)× 具有正负值的物理量不一定是矢量,如温度有正负值,但它是标量。
(6)√ 判断一个物理量是标量还是矢量,不是看它是否有方向或有正负值,而是看它的运算采用什么法则。
想一想
(1)受力分析时合力和分力都要分析吗?
提示:合力和分力是一种等效替代的关系,受力分析时只能分析其中一种。
(2)如图所示,为了行车方便和安全,高大的桥往往有很长的引桥,在引桥上,汽车的重力有什么作用效果?从力的分解的角度分析,引桥很长有什么好处?