1、矢量和标量
(1)矢量:既有大小有方向的物理,相加時遵循平行四邊形定則。例如:力、位移、速度、加速度、動量電場、磁感應強度等。
(2)标量:隻有大小沒有方向的物理量,求和時按代數法則相加。例如:質量、時間、能量、動能、、機械能、内能、重力勢能、電勢能、核能、功等。
☞矢量大小比絕對值,标量大小比代數值。
F先變小,後反向變大再變小;Ep先變小後變大。
F(矢量)大小變化看絕對值,Ep(标量)大小變化看代數值。
☞電流有方向,但是是标量,符合代數運算法則。
2、合力與分力
(1)定義:如果幾個力共同作用産生的效果與一個力的作用效果相同,這一個力就叫做那幾個力的合力,那幾個力叫做這一個力的分力。
(2)關系:合力與分力是等效替代關系。
3、共點力:作用在物體的同一點,或作用線的延長線交于一點的幾個力。
4、力的合成
(1)定義:求幾個力的合力的過程。
(2)運算法則
①平行四邊形定則:求兩個互成角度的共點力的合力,可以用表示這兩個力的線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。
②三角形定則:把兩個矢量的首尾順次連接起來,第一個矢量的首到第二個矢量的尾的有向線段為合矢量。
(3)共點力合成的方法
①作圖法
通常用在實驗中,如驗證平行四邊形法則。
②解析法
通過幾何知識進行計算。
③合力計算的幾種特殊情況
甲圖:兩力垂直
乙圖:兩力大小相等
丙圖:兩力大小相等,夾角為120°。
[what]問題與讨論
a.合力一定大于分力嗎?
b.作用在不同物體上的力能進行合成嗎?
提示:
a.合力可能大于分力,可能小于分力,也可能等于分力。
b.隻有作用在同一物體上的共點力才能進行合成。
(4)共點力合成範圍
①二力合成範圍
|F₁一F₂|≤F合≤|F₁+F₂|
即兩個力大小不變時,其合力随夾角的增大而減小,當兩力反向時,合力最小,為F₁一F₂,當兩力同向時,合力最大,為F₁+F₂。
②三力合成範圍
a.最大值:三個力同向時,合力最大,為Fmax=F₁+F₂+F₃。
b.最小值:以這三個力的大小為邊,如果能組成封閉的三角形,則合力的最小值為零,即F=0;如不能,則合力的最小值的大小等于最大的一個力減去另外兩個力和的絕對值,Fmin=F₁一|F₂+F₃|(F₁為三個力中最大的力)。
例題:已知三個共點力的合力為零,則這三個力的大小可能為(B)
A.15N,5N,6N
B.3N,6N,4N
C.1N,2N,10N
D.1N,6N,3N
【解析】A選項:前二力合成範圍〔10N,20N〕,6N不在此範圍内,合力最小值為4N。
B選項:前二力合成範圍〔3N,9N〕,6N在此範圍内,合力最小值為0。
☞1.能構成封閉三角形的三個力合力為零;
2.先确定前二力合成範圍,看第三力是否在此範圍内。
[微觀·易錯判斷]
(1)合力及其分力均為作用于同一物體上的力。(✓)
(2)合力及其分力可以同時作用在物體上。(×)
(3)幾個力的共同作用效果可以用一個力來代替。(✓)
(4)在進行力的合成與分解時,都要應用平行四邊形定則或三角形定則。(✓)
(5)兩個力的合力一定比其分力大。(×)
(6)互成角度的兩個力的合力與分力間一定構成封閉的三角形。(✓)
(7)既有大小又有方向的物理量一定是矢量。(x)
例題:如圖,
小英同學用兩根一樣長的繩子拴住一隻鈎碼,拉住繩子兩頭使鈎碼懸停在空中,保持兩手處于同一高度,起始時兩繩間的夾角為150°,現将兩繩間夾角慢慢減小到30°,則(AC)
A.兩繩拉力逐漸減小
B.兩繩拉力逐漸增大
C.兩繩拉力可能與鈎碼重力相等D.兩繩拉力的合力逐漸增大
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