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力的合成、分解与平衡闯关

很多个力 → 一个效果 → 合力为 0

先看箭头怎么“凑”,再把斜面和平衡拿下

第 1 关先认清:谁在推,谁在拉

书本放桌上没掉下去,不是重力消失了,是桌子把它托住了。

同一个物体常常同时挨好几个力。一个个追着算很乱,所以咱们先认清每支箭头,再想办法把它们“打包”。

重力 G:地球隔空拉它方向总是竖直向下。常用 G = mg;m 是“有多少千克”,g 取 10 N/kg 时,就是每千克受 10 N 的拉力。
先画受力物体只画“别人对它”的力。它对别人的力,不要混进来。

热身:小球压着水平桌面。桌面对小球的弹力朝哪?

第 2 关力的合成实验台

两个人一起拉箱子,箱子只认“总效果”。那支代表总效果的箭头,就是合力。

蓝箭头 F₁
5.0 N · 20°
橙箭头 F₂
4.0 N · 110°
绿色合力 F合
6.4 N · 59°
平行四边形定则两支分力尾巴放在同一点。分别补平行线,从共同起点指向对角的那条线,就是合力。
先拖蓝色和橙色箭头末端。大小、方向都会跟着变。

第 3 关合力能有多大

不是永远相加。两支力越同向,越抱团;越反向,越互相拆台。

夹角 0°:同向F合 = F₁ + F₂,最大
夹角 180°:反向F合 = |F₁ − F₂|,最小

|F₁ − F₂| ≤ F合 ≤ F₁ + F₂

三角形定则只是另一种摆法:把第二支力的尾巴接到第一支力的箭头尖上,再从最初的尾巴连到最后的尖。结果和画平行四边形一样。

① 5 N 和 8 N 两支力,合力可能是哪一个?
② 用三角形定则时,第二支力怎么放?

附加挑战凑出目标合力

淡绿虚线是目标。调两支分力,让实心绿箭头盖住它。

第 1 / 3 题目标已过 0 / 3
先调大小,再调方向。合力误差小于 0.25 N、方向差小于 2° 就算过。

第 4 关正交分解:把斜箭头拆直

x 方向只和 x 方向算账,y 方向只和 y 方向算账。斜着的麻烦,一下就变成两道直线题。

一支大小为 F、与 x 轴正方向夹角为 θ 的力:

Fₓ = F cosθ  Fᵧ = F sinθ

字母锚点F 是整支箭头;Fₓ 是它“往横着使了多大劲”;Fᵧ 是它“往竖着使了多大劲”;θ 是它从 x 轴转上去的角。

把标准流程按顺序点出来:

还没开始。
第一步不是急着按计算器,而是先选轴。
符号别靠背箭头朝你规定的正方向,分量取正;反着就取负。坐标轴可以自己选,但选完别变。

第 5 关斜面实验台:它会滑吗

重力永远竖直向下。斜的是坐标轴,不是重力。

沿斜面向下 G∥
压向斜面 G⊥ = N
摩擦力 f
任务:把滑块拖到 24.2° 的两边,各观察一次。
这里为什么支持力 N = G cosθ?

物体没有离开斜面,也没有钻进斜面,所以垂直斜面方向平衡。重力压向斜面的分量是 G cosθ,斜面顶回来的支持力就和它一样大。

第 6 关平衡与三力动态

“没动”不等于“没受力”,而是所有力加起来刚好归零。

F合 = 0 ⇔ ΣFₓ = 0ΣFᵧ = 0

下面的结点被三支力拉住:重物向下拉 40 N,左边水平绳拉住它,右上绳的角度可以变。

斜绳拉力 T = 40/sinθ
水平拉力 F = 40/tanθ
合力
0 N
轻绳只能沿绳拉,不能推;拉力方向指向绳收走的那头。
理想轻直杆(两力杆)力沿杆,可以拉,也可以推。先别擅自判方向,算出正负再认。

判断:同样是细长构件,哪句话一定对?

第 7 关易错点拆雷

这三坑不拆,受力图画得再漂亮也会丢分。

通关测随机 10 题

数字都很友好。交卷后逐题拆给你看;换一套还能再刷。