例2.力F1=45N,方向水平向东。力F2=60N,方向水平向北,用作图法求解合力F的大小和方向。
解析:选择某一标度,利用1.0cm的长度表示15N的力,作出力的平行四边形,如图3-4-1所示,表示F1的线段长3.0㎝,表示F2的线段长4.0㎝。用刻度尺量出对角线的长度L为5.0㎝,利用F=L×15/1.0N=75N求出,用量角器可量出合力的方向为东偏北53°。
拓展:涉及方向问题的共点力合成时,表示的方向应该与地图册的方向一致。用图解法求合力时,选用的标度不能太小,标度太小会导致误差增大。
例3、下列关于合力的叙述中正确的是( )
A.合力是原几个力的等效代替,合力的作用效果与分力的共同作用效果相同
B.两个力夹角为θ(0≤θ≤π),它们的合力随θ增大而增大
C.合力的大小总不会比分力的代数和大
D.不是同时作用在同一物体上的力也能进行力的合成的运算
解析:力的合成基本出发点是力的等效代替.合力是它的所有分力的一种等效力,它们之间是等效代替关系。合力和作用在物体上各分力间的关系,在效果上是和各分力的共同作用等效,而不是与一个分力等效.因此只有同时作用在同一物体上的力才能进行力的合成的运算。就合力与诸分力中的一个分力的大小相比较,则合力的大小可以大于、等于或小于分力.这是因为力是矢量,力的合成遵循平行四边形定则,合力的大小不仅跟分力的大小有关,而且跟分力的方向有关.根据力的平行四边形定则和数学知识可知, 两个力夹角为θ(0≤θ≤π),它们的合力随θ增大而减小, θ=0°时,合力最大,为两分力的代数和;θ=180°时,合力大小最小,等于两分力代数差,所以合力的大小总不会比分力的代数和大.正确解答 AC
拓展:只有同时作用在同一物体上的几个力才存在着等效的合力.求解多个力的合力时,可以先把任意两个力合成,再把合力与第三个力合成,直到把所有力都合成进去。例如:三个方向互成120°角的力,F1=12N方向向东,F2=15N方向南偏西,F3=15N,方向西偏北。求这三个力的合力时可先把F2与F3合成,它们的合力为15N,方向向西,再与F1合成,所以三个力的合力等于3N,方向向西。如图3-4-2所示。