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1、陜西省高中物理 3.5正交分解法1 新人教版必修1
所謂“正交分解法”就是將受力物體所受外力(限同一平面內的共點力)沿選定的相互垂直的x軸和y軸方向分解,然后分別求出x軸方向、y方向的合力ΣFx、ΣFy,由于ΣFx、ΣFy相互垂直,可方便的求出物體所受外力的合力ΣF(大小和方向
一、正交分解法的三個步驟
第一步,立正交 x、y坐標,這是最重要的一步,x、y坐標的設立,并不一定是水平與豎直方向,可根據問題方便來設定方向,不過x與y的方向一定是相互垂直而正交。
第二步,將題目所給定跟要求的各矢量沿x、y方向分解,求出各分量,凡跟x、y軸方向一致的為正;凡與x、y軸反向為負,標以“一”號
2、,凡跟軸垂直的矢量,該矢量在該軸上的分量為0,這是關鍵的一步。
第三步,根據在各軸方向上的運動狀態(tài)列方程,這樣就把矢量運算轉化為標量運算;若各時刻運動狀態(tài)不同,應根據各時間區(qū)間的狀態(tài),分階段來列方程。這是此法的核心一步。
第四步,根據各x、y軸的分量,求出該矢量的大小,一定表明方向,這是最終的一步。
求物體所受外力的合力或解物體的平衡問題時,常采用正交分解法。)
例1 共點力F1=100N,F(xiàn)2=150N,F(xiàn)3=300N,方向如圖1所示,求此三力
的合力。
解:三個力沿x,y方向的分力的合力:
3、
(負值表示方向沿y軸負方向)
由勾股定理得合力大小:ΣF= ==166.4N ∵ΣFx﹥0、ΣFy﹥0 ∴ΣF在第四象限內,設其與x軸正向夾角為,則: tg===0.6429 ∴=32.7o
運用正交分解法解題時,x軸和y軸方向的選取要根據題目給出的條件合理選取,即讓受力物體受到的各外力盡可能的與坐標軸重合,這樣方便解題 。
運用正交分解法解平衡問題時,根據平衡條件F合=0,應有ΣFx=0,ΣFy=0,這是解平衡問題的必要和充分條件,由此方程組可求出兩個未知數(shù)。
例2 重100N光滑勻質球靜止在傾角為37o的斜面
4、和與斜面垂直的擋板間,
求斜面和擋板對球的支持力F1, F2。
圖 3
解:選定如圖3所示的坐標系,重球受力如圖3所示。由于球靜止,所
以有:
∴
1.如圖所示,用繩AO和BO吊起一個重100N的物體,兩繩AO、BO與豎直方向的夾角分別為30o和40o,求繩AO和BO對物體的拉力的大小。
30o
45o
A
B
O
G
2. 如圖所示,重力為500N的人通過跨過定滑輪的輕繩牽引重200N的物體,當繩與水平面成60o角時,物體靜止,不計滑輪與繩的摩擦,求地面對人的支持力和摩擦力。
5、
3. (8分)如圖6所示,θ=370,sin370=0.6,cos370=0.8。箱子重G=200N,箱子與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.30。要勻速拉動箱子,拉力F為多大?
4.(8分)如圖,位于水平地面上的質量為M的小木塊,在大小為F、方向與水平方向成a角的拉力作用下沿地面作勻速直線運動。求:
(1) 地面對物體的支持力?
(2) 木塊與地面之間的動摩擦因數(shù)?
5.(6分)如圖10所示,在傾角為α=37°的斜面上有一塊豎直放置的檔板,在檔板和斜面之間放一個重力G=20N的光滑球,把球的重力沿垂直于斜面和垂直于檔板的方向分解為力F1和F2,求這兩個分力F1和F2的大小。
圖11
6.(6分)長為20cm的輕繩BC兩端固定在天花板上,在中點系上一重60N的重物,如圖11所示:
(1)當BC的距離為10cm時,AB段繩上的拉力為多少?
(2)當BC的距離為10cm時.AB段繩上的拉力為多少?