各位同学大家好,欢迎来到十点课堂,跟勇哥学物理,今天距离高考第61天,我们分享的主题是受力分析,正交分解法。
我们以斜面模型为例,来讲解一下正交分解法的具体步骤。
质量为m的物体,静止在斜面上,受到重力、支持力和摩擦力三个力作用,受力平衡。采用正交分解法的步骤,总共分四步,第一步画力,第二步建轴,第三步分解,第四步列式,我们来具体的说一下。
正交分解法步骤:
第一步:画力
指画出力的示意图,画出竖直方向的重力,垂直于斜面的支持力,还有沿斜面向上的摩擦力,这三个力作用。
第二步:建轴
建立坐标轴的原则是分解的力越少越好,如果物体是运动的,那要根据运动效果进行建轴,
那么在这儿,物块静止在斜面上,我们建立坐标轴:沿斜面方向和垂直斜面这两个方向建立坐标轴。
第三步:分解
把不在坐标轴上的重力分解到坐标轴上去,并且标清楚夹角。
在斜面的模型中,底角θ等于重力与支持力的反向延长线构成夹角也为θ。
第四步:列式
在标明θ角后,把重力分解到坐标轴之后,在两个轴上列式子。
静止在斜面上的物体列式比较简单,
垂直于斜面方向:N=mgcosθ,
平行于斜面方向:f=mgsinθ
列式时用重力和三角函数来表示其他的力,因为一般重力是给我们的已知条件,所以用重力和三角函数来表示其他的力。
我们再来分析一下笔记当中的第二幅图,
如图所示,质量为m的小球,在竖直挡板的作用下,静止在斜面上,静止的物体是受力平衡的,我们还是使用正交分解法,
第一步:画力,
小球受到重力支持,支持力还有挡板的压力,受到这三个力作用,受力平衡。
第二步:建轴
建立坐标轴的原则是分解能力越少越好,在这儿我们水平方向和竖直方向建立坐标轴,这样只需要分解一个力(支持力N)就可以了。
第三步:分解
把不在坐标轴上的支持力N向坐标轴上引垂线,分解成为N1和N2这两个力,
斜面的底角θ等于支持力N与重力的反向延长线之间的夹角为θ。
第四步:列式
在水平方向和竖直方向,在这两个坐标轴的方向列式子,其中:
竖直方向:Ncosθ=mg
水平方向:Nsinθ=F
我们最终使用重力和三角函数来表示其他力,
所以支持力N=mg/cosθ
挡板的压力F=mgtanθ,
通过受力分析和三角函数,我们就可以得到N和F的大小。
总结一下,正交分解法总共分四步:画力、建轴、分解、列式 ,
在进行受力分析时,我们还需要注意:
1、斜面的底角θ等于重力与斜面的支持力的反向延长线为θ;
2、使用重力和三角函数来表示其他的力。
要知道这两点做正交分解法的题会更快些,
我们今天的分享就到这里,谢谢大家,咱们明天见。
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