内容正文:
3.4 力的合成和分解
相互作用——力
第三章
问题交流
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问 题 交 流
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我们都熟悉《曹冲称象》的故事,曹冲称象的方法是“置象大船之上,而刻其水痕所至,称物以载之,则校可知矣”。
(1)你能解释曹冲称象使用了什么科学思想方法吗?
(2)你能根据自己所掌握的知识说一说在我们物理学里,是否也有地方用到这种科学思想方法?
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【答案】 (1)等效替代法
(2)力学部分:对于两个小角夹角在0到90度之间的力,求其合力。力是矢量,可以以两个力作平行四边形的两边,画出对角线即是合力。因此在其他实验里,如果牵扯到用两个力分别作用,为了方便起见,可以采用等效替代,用一个合力代替两个方向的力。电学部分:我们知道电路的每一处都是有电阻的,但是在实际的学习运用时,为了方便计算和研究,会简化成电路中串联了一个电阻,这个电阻就是所有电路电阻之和。等效替代法在这里的应用简化了问题,便于分析问题。
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1.(多选)下列关于合力的说法正确的是( )
A.几个力的合力就是这几个力的代数和
B.几个力的合力一定大于这几个力中的任何一个力
C.几个力的合力可能小于这几个力中最小的力
D.几个力的合力可能大于这几个力中最大的力
【解析】 力的合成遵循力的平行四边形定则,A错误;几个力同向时,合力为几个力大小之和,比任何一个力都大,只要几个力的大小和方向合适,合力可以为零,比几个力中最小的力还小,B错误,C、D正确。
CD
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2.(多选)关于两个分力F1、F2及它们的合力F,下列说法正确的是( )
A.合力F一定与F1、F2共同作用产生的效果相同
B.两力F1、F2一定是同种性质的力
C.两力F1、F2一定是同一个物体所受的力
D.F1、F2与F是物体同时受到的三个力
【解析】 只有同一个物体的受力才能合成,分别作用在不同物体上的力不能合成,合力是对原来几个力的等效替换,分力可以是不同性质的力,但受力分析时,分力与合力不能同时存在,A、C正确。
AC
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5.物体只受两个力F1和F2的作用,F1=30 N,方向水平向左,F2=40 N,方向竖直向下,求这两个力的合力F。
【答案】 50 N,与F1的夹角为53°斜向左下
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6.如图所示,重为G的物体静止在倾角为θ的斜面上,以物体(可以看成质点)为原点,沿斜面向下为x轴,垂直斜面向下为y轴,作图并求物体重力在x轴和y轴方向的分力。
【答案】 G1=Gsin θ,G2=Gcos θ
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7.在同一平面内共点的四个力F1、F2、F3、F4的大小依次为19 N、40 N、30 N和15 N,方向如图所示,求它们的合力。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
【答案】 38.2 N,方向与F1夹角为45°斜向右上
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8.如图所示为两个共点力的合力F的大小随两分力的夹角θ变化的图像,则这两个分力的大小分别是( )
A.1 N和4 N
B.2 N和3 N
C.1 N和5 N
D.2 N和4 N
【解析】 由题图知,两力方向相同时,合力为5 N,即F1+F2=5 N;方向相反时,合力为1 N,即|F1-F2|=1 N。故F1=3 N,F2=2 N,或F1=2 N,F2=3 N,B正确。
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