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高中物理力的合成公式

圖文 更新时间:2024-12-12 15:47:16

1.力的合成的規律

(1)平行四邊形定則:兩個力合成時,如果以表示這兩個力的有向線段為鄰邊作平行四邊形,這兩個鄰邊之間的對角線就代表合力的大小和方向。

(2)三角形定則:把兩個矢量首尾相接,從第一個矢量的始端指向第二個矢量的末端的有向線段就表示合矢量的大小和方向。三角形定則與平行四邊形定則實質上是相同的。

高中物理力的合成公式(高一物理-力的合成規律)1

2.兩個力的合成

(1)作圖法:根據平行四邊形定則用作圖工具作出平行四邊形,然後用測量工具測量出合力的大小、方向,具體操作流程如下:

高中物理力的合成公式(高一物理-力的合成規律)2

(2)計算法

①兩分力共線時

a.若F1與F2方向相同,則合力大小F=F1+F2,方向與F1和F2的方向相同。

b.若F1與F2方向相反,則合力大小F=|F1-F2|,方向與F1和F2中較大的力的方向相同。

②兩分力不共線時:可以先根據平行四邊形定則作出分力及合力的示意圖,然後由幾何知識求解合力。

以下為求合力的三種常見特殊情況:

高中物理力的合成公式(高一物理-力的合成規律)3

高中物理力的合成公式(高一物理-力的合成規律)4

(3)合力大小與兩分力夾角的關系

合力的大小不一定等于分力大小的代數和,也不一定比分力大。合力可以大于分力,也可以等于分力,還可以小于分力。兩個大小一定的力進行合成時,合力的大小與兩分力夾角θ的關系是:θ(0°≤θ≤180°)越大,合力越小;合力F的範圍是:|F1-F2|≤F≤F1+F2。

3.多個力的合成

(1)合成方法:多個力的合成的基本方法仍然是平行四邊形定則。具體做法是先求出任意兩個力的合力,再求出這個合力跟第三個力的合力,直到把所有的力都合成進去,最後得到的結果就是這些力的合力。

(2)合成技巧:求解多個力的合力時,一般常見的合成技巧如下:

①将共線的力合成(方向相同或相反)。

②将相互垂直的力合成。

③将兩個大小相等、夾角為θ(一般為60°或120°)的力合成。

④将兩個夾角θ>90°且大小滿足F1/F2=sin(θ-90°)的力合成(合力F與F1垂直)。

(3)三個力的合力範圍的确定

①最大值:三個力方向均相同時,合力最大,Fmax=F1+F2+F3。

②最小值

a.若一個力在另外兩個力的和與差之間,則它們的合力的最小值為零。

b.若一個力不在另外兩個力的和與差之間,則它們的合力的最小值等于三個力中最大的力減去另外兩個力。

值得注意的是:

F3的大小介于F1、F2的和與差之間,也可以說成是任意兩個力的大小之和大于第三個力的大小,任意兩個力的大小之差小于第三個力的大小,即三個力的大小具有的特點和三角形三邊長度具有的特點相同,這時三個力的合力的最小值為零。

作圖法與計算法的比較

(1)作圖法簡單、直觀,但不夠精确;計算法結果精确。

應用作圖法時,各力必須選定同一标度,并且合力、分力比例适當,分清虛線和實線。

(2)計算法一般隻用于特殊情況下求合力,作圖法适用于所有情況。

高中物理力的合成公式(高一物理-力的合成規律)5

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