各位同學大家好,歡迎來到十點課堂,跟勇哥學物理,今天距離高考第61天,我們分享的主題是受力分析,正交分解法。
我們以斜面模型為例,來講解一下正交分解法的具體步驟。
質量為m的物體,靜止在斜面上,受到重力、支持力和摩擦力三個力作用,受力平衡。採用正交分解法的步驟,總共分四步,第一步畫力,第二步建軸,第三步分解,第四步列式,我們來具體的說一下。
正交分解法步驟:
第一步:畫力
指畫出力的示意圖,畫出豎直方向的重力,垂直於斜面的支持力,還有沿斜面向上的摩擦力,這三個力作用。
第二步:建軸
建立座標軸的原則是分解的力越少越好,如果物體是運動的,那要根據運動效果進行建軸,
那麼在這兒,物塊靜止在斜面上,我們建立座標軸:沿斜面方向和垂直斜面這兩個方向建立座標軸。
第三步:分解
把不在座標軸上的重力分解到座標軸上去,並且標清楚夾角。
在斜面的模型中,底角θ等於重力與支持力的反向延長線構成夾角也為θ。
第四步:列式
在標明θ角後,把重力分解到座標軸之後,在兩個軸上列式子。
靜止在斜面上的物體列式比較簡單,
垂直於斜面方向:N=mgcosθ,
平行於斜面方向:f=mgsinθ
列式時用重力和三角函數來表示其他的力,因為一般重力是給我們的已知條件,所以用重力和三角函數來表示其他的力。
我們再來分析一下筆記當中的第二幅圖,
如圖所示,質量為m的小球,在豎直擋板的作用下,靜止在斜面上,靜止的物體是受力平衡的,我們還是使用正交分解法,
第一步:畫力,
小球受到重力支持,支持力還有擋板的壓力,受到這三個力作用,受力平衡。
第二步:建軸
建立座標軸的原則是分解能力越少越好,在這兒我們水平方向和豎直方向建立座標軸,這樣只需要分解一個力(支持力N)就可以了。
第三步:分解
把不在座標軸上的支持力N向座標軸上引垂線,分解成為N1和N2這兩個力,
斜面的底角θ等於支持力N與重力的反向延長線之間的夾角為θ。
第四步:列式
在水平方向和豎直方向,在這兩個座標軸的方向列式子,其中:
豎直方向:Ncosθ=mg
水平方向:Nsinθ=F
我們最終使用重力和三角函數來表示其他力,
所以支持力N=mg/cosθ
擋板的壓力F=mgtanθ,
通過受力分析和三角函數,我們就可以得到N和F的大小。
總結一下,正交分解法總共分四步:畫力、建軸、分解、列式 ,
在進行受力分析時,我們還需要注意:
1、斜面的底角θ等於重力與斜面的支持力的反向延長線為θ;
2、使用重力和三角函數來表示其他的力。
要知道這兩點做正交分解法的題會更快些,
我們今天的分享就到這裡,謝謝大家,咱們明天見。
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