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在日常生活中的大多数实际问题,物体不只是受到一个力的作用,而是同时受到几个力的作用。当一个物体同时受到几个力共同作用时,我们就可以求出这样一个力,这个力产生的作用效果与原来几个力共同作用产生的效果相同。常用的方法是:根据力的平行四边形定则,国F1和F2的合F的大小和方向随着F1和F2之间的夹角变化而变化。
一、当F1和F2的夹角为00时,F合=F1+F2,方向跟这两个力的方向相同
例1、在水平地面上有一木箱,甲同学用300N的力往东拉,乙同学在后面用250N的力推,木箱刚好能在地面上运动,问这两个同学总共用了多少牛顿的力使木箱开始运动?
分析:甲同学和乙同学所使的力在同一直线上,并且都在同一方向、同一物体上,所以两个同学所用力的夹角为00。
解:已知:F1=300N,F2=250N,
所以,F合=F1+F2
=300N+250N
=550N
答:这两个同学所用的合力为550N,方向向东。
二、当F1和F2夹角为900时,F合= ,方向:tanα=
例2:如图所示,在光滑的水平桌面上有一个重为80N的玻璃砖,沿正西方在60N力的作用下匀速动动,问重力和拉力的合力为多少?方向如何?
分析:如图如示,F与G互为900的角,根据平行四边形定则,对角线F合为合力的大小。
解:根据题意得,
F合=
=
=100N
tanα=0.75
经查表:tanα=0.75 ∠α=36054′。
答:这两个力的合力为100N,方向与竖直方向成36054′的角度处。
三、当F1与F2夹角为1800时,F合=F1-F2(F1>F2)方向跟F1的相同
例3、一个人用250N的力竖直向上提起一个重200N的水桶,水桶所受到的合力是多大?方向怎样?
分析:F提力的方向竖直向上,G重力的方向竖直向下,并且在同一直线、同一物体上,方向相反,所以F1与F2的夹角为1800。
解:根据题意得,
F合=F提-G
=250N-200N
=50N。
方向竖直向上。
答:水桶所受到的合力为50N,方向竖直向上。
四、当F1与F2的夹角为00<θ<1800时,F合=,方向:tanα=
例4、如图所示,为了防止电线杆倾倒,常在两侧对称地拉上钢绳,设两条钢绳间的夹角是600,两条钢绳的拉力都是300N,求两条钢绳作用于电线杆的合力及方向?
解:由于F1=F2=300N,且F1与F2的夹角为600,
F合=
=
=
=300N
tanα=
=
=,∠α=300。
答:两条钢绳作用于电线杆上的合力为300N,方向与F1的方向成300的夹角处。
综上所述,当分力F1和F2的大小一定时,合力F的大小与其夹角θ的关系如下:
当θ=00时,即:F1和F2在同一直线上,且两个力的方向相同,其合力F合=F1+F2,此时合力为最大值;随着θ角的增大,F合不断减小;当θ=900时,合力的大小为F合=,合力方向为tanα=;当θ=1800,合力F合=,因F1与F2方向相反,此时为合力的最小值。
(作者单位:742213甘肃省礼县雷王乡中学)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
一、当F1和F2的夹角为00时,F合=F1+F2,方向跟这两个力的方向相同
例1、在水平地面上有一木箱,甲同学用300N的力往东拉,乙同学在后面用250N的力推,木箱刚好能在地面上运动,问这两个同学总共用了多少牛顿的力使木箱开始运动?
分析:甲同学和乙同学所使的力在同一直线上,并且都在同一方向、同一物体上,所以两个同学所用力的夹角为00。
解:已知:F1=300N,F2=250N,
所以,F合=F1+F2
=300N+250N
=550N
答:这两个同学所用的合力为550N,方向向东。
二、当F1和F2夹角为900时,F合= ,方向:tanα=
例2:如图所示,在光滑的水平桌面上有一个重为80N的玻璃砖,沿正西方在60N力的作用下匀速动动,问重力和拉力的合力为多少?方向如何?
分析:如图如示,F与G互为900的角,根据平行四边形定则,对角线F合为合力的大小。
解:根据题意得,
F合=
=
=100N
tanα=0.75
经查表:tanα=0.75 ∠α=36054′。
答:这两个力的合力为100N,方向与竖直方向成36054′的角度处。
三、当F1与F2夹角为1800时,F合=F1-F2(F1>F2)方向跟F1的相同
例3、一个人用250N的力竖直向上提起一个重200N的水桶,水桶所受到的合力是多大?方向怎样?
分析:F提力的方向竖直向上,G重力的方向竖直向下,并且在同一直线、同一物体上,方向相反,所以F1与F2的夹角为1800。
解:根据题意得,
F合=F提-G
=250N-200N
=50N。
方向竖直向上。
答:水桶所受到的合力为50N,方向竖直向上。
四、当F1与F2的夹角为00<θ<1800时,F合=,方向:tanα=
例4、如图所示,为了防止电线杆倾倒,常在两侧对称地拉上钢绳,设两条钢绳间的夹角是600,两条钢绳的拉力都是300N,求两条钢绳作用于电线杆的合力及方向?
解:由于F1=F2=300N,且F1与F2的夹角为600,
F合=
=
=
=300N
tanα=
=
=,∠α=300。
答:两条钢绳作用于电线杆上的合力为300N,方向与F1的方向成300的夹角处。
综上所述,当分力F1和F2的大小一定时,合力F的大小与其夹角θ的关系如下:
当θ=00时,即:F1和F2在同一直线上,且两个力的方向相同,其合力F合=F1+F2,此时合力为最大值;随着θ角的增大,F合不断减小;当θ=900时,合力的大小为F合=,合力方向为tanα=;当θ=1800,合力F合=,因F1与F2方向相反,此时为合力的最小值。
(作者单位:742213甘肃省礼县雷王乡中学)
注:“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”