2017-2018学年沪科版必修一 4.2怎样分解力 学案
2017-2018学年沪科版必修一 4.2怎样分解力  学案第2页

好处在于尽可能少分解力.当物体受多个力作用时,把物体受到的各个力都分解到互相垂直的两个方向上去,然后求两个方向上的力的合力,这样可把复杂问题简化,尤其是在求多个力的合力时,用正交分解法,先将力分解再合成非常简单.

【例2】已知物体A受三个力F1=12 N,F2=10 N,F3=6 N,如图4-2-3所示.求A受的合力.

图4-2-3

思路分析:如果对三个力两两合成求合力,方法十分繁乱.可以选择两个互相垂直的方向先进行力的分解,例如选择一个与F1方向相同的轴作为x轴;一个垂直于F1方向的轴作为y轴.把F2分解为F2x、F2y,F3分解为F3x、F3y.如图4-2-4所示.

图4-2-4

解析:由图4-2-4可知x方向上的合力为Fx=F1+F2x-F3x=F1+F2cos37°-F3cos45°=14 N

y方向的合力为:

Fy=F2y-F3y=F2sin37°-F3sin45°=0

所以A物体受到的合力F合=Fx=14 N,方向沿F1的方向.

三、力的分解中最小值的计算

在力的分解中经常见到这样一类题目:已知合力的大小与方向,已知F1的方向和F2的大小,求F1的大小和F2的方向.这时会出现下面几种情况的答案.

如图4-2-5所示,当F2<Fsinθ时,无解;当F2与F1垂直,即F2=Fsinθ时,有唯一解;当Fsinθ<F2<F时,有两个解;当F<F2时,有一组解.

图4-2-5

【例3】甲、乙两人用绳子拉船,使船沿OO′方向行驶,甲用980 N的力拉绳子,方向如图4-2-6,要使船沿OO′方向行驶,乙的拉力至少应为多大?方向如何?

图4-2-6

解析:由分析知,合力的方向沿OO′方向,F乙的最小值应当是F乙和F合垂直的情况,所以F乙min=F甲sinθ=980×sin30° N=490 N,方向与OO′方向垂直且背离F甲.

答案:490 N,方向垂直于OO′背离F甲.