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最新高中物理竞赛——力的处理
一、矢量的运算
1、加法
表达:a + b = c 。
名词:c为“和矢量”。
法则:平行四边形法则。如图1所示。
和矢量大小:c = a2b22abcos ,其
中α为a和b的夹角。
和矢量方向:c在a、b之间,和a夹角β= arcsin2、减法
bsinab2abcos
2
2
表达:a = c-b 。
名词:c为“被减数矢量”,b为“减数矢量”,a为“差
矢量”。
法则:三角形法则。如图2所示。将被减数矢量和减数矢量的起始端平移到一点,然后连接两时量末端,指向被减数时量的时量,即是差矢量。
差矢量大小:a = b2c22bccos ,其中θ为c和b的夹角。
差矢量的方向可以用正弦定理求得。
一条直线上的矢量运算是平行四边形和三角形法则的特例。 例题:已知质点做匀速率圆周运动,半径为R ,周期为T ,求它在
1
在T内的平均加速度大小。 2
11
解说:如图3所示,A到B点对应T的过程,A到C点对应T的过程。这
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三点的速度矢量分别设为vA、vB和vC。
vtv0
根据加速度的定义 a= 得:aAB=
t
vCvAvBvA
,aAC= tABtAC
1
T内和4
v2= vC-vA ,由于有两处涉及矢量减法,设两个差矢量 v1= vB-vA ,
根据三角形法则,它们在图3中的大小、方向已绘出(v2的“三角形”已被拉
伸成一条直线)。
本题只关心各矢量的大小,显然:
vA = vB = vC =
22R2R
,且:v1 = 2vA= ,v2 = 2vA=
TT
4R
T
22R4R
vv282RT = 8R 。 a所以:aAB= 1 = T = ,= = AC
TTtABtACT2T242
(学生活动)观察与思考:这两个加速度是否相等,匀速率圆周运动是不是
匀变速运动?
答:否;不是。 3、乘法
矢量的乘法有两种:叉乘和点乘,和代数的乘法有着质的不同。
⑴ 叉乘
表达:a×b = c
名词:c称“矢量的叉积”,它是一个新
的矢量。
叉积的大小:c = absinα,其中α为a和
b的夹角。意义:c的大小对应由a和b作成的平行四边形的面积。
叉积的方向:垂直a和b确定的平面,并由右手螺旋定则确定方向,如图4所示。
显然,a×b≠b×a,但有:a×b= -b×a
⑵ 点乘
表达:a·b = c
名词:c称“矢量的点积”,它不再是一个矢量,而是一个标量。
点积的大小:c = abcosα,其中α为a和b的夹角。
二、共点力的合成
1、平行四边形法则与矢量表达式
2、一般平行四边形的合力与分力的求法 余弦定理(或分割成RtΔ)解合力的大小 正弦定理解方向 三、力的分解
1、按效果分解
2、按需要——正交分解
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