运用图解法分析力的合成中的动态变化问题

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  力的合成与分解满足平行四边形定则,这一点学生很容易理解和接受,但对于合成和分解中的动态变化问题,学生自行分析有一定的难度,往往是分析不全面,亦或是动态变化过程无法在头脑中“动”起来.在教学过程中,笔者发现用“图解法”分析能有效突破学生思维的瓶颈,方便学生理解.因此,笔者感到对这一类问题用“图解法”进行分析总结很有必要.对于力的分解中的动态变化问题各类资料已分析的很全面了,故这里只分析力的合成的情况.
  一、已知两个力(大小、方向),其合力是唯一的.如图1.
  二、已知两个力的大小,其合力如图2所示.
  由图中可分析得到:
  (1)两个分力F1、F2大小不变,F1、F2间夹角增大,合力F合减小;
  (2)合力可能大于、等于、小于任一分力;
  (3)合力与分力的大小关系满足:|F1-F2|≤F合≤|F1-F2|.
  (两分力同向时取最大值,反向时取最小值)
  三、若两分力夹角不变,其合力:
  1.θ=0°时,一力增大或两力同时增大,合力肯定增大,且方向不变.
  2.θ=180°时,假设F1>F2,若增大F1,F合=F1-F2,合力增大,且方向不变,与F1同向;若增大F2,F合=|F1-F2|,合力先减小后增大,方向先与F1同向后与F2同向.
  3.θ<90°时:
  ①一分力不变,另一分力增大,如图3,其合力肯定增大,且方向发生变化.
  ②两分力同时增大,如图4,其合力:
  a.若两分力成倍数增大,合力增大,其方向不变;
  b.若两分力不成倍数增大,合力也增大,但其方向改变.
  4.90°<θ<180°时,其合力:
  ①一分力不变,另一分力从零开始增大,如图5,其合力先减小后增大,方向发生改变.
  ②两分力同时增大,如图6,其合力可能增大,可能减小,可能不变;方向可能变化,也可能不变.
  用“图解法”分析物理中的某一动态变化过程,直观形象,而且方便理解.在物理教学中,教师要逐步渗透这种分析方法,用“画图”来具体物理变化过程,提高学生的分析解题能力.
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