3.6平行四边形法则与力的合成及分解
高中物理里我们学习的物理量可以分为两类,一类叫做矢量,另一类叫做标量。 那么我们先给出矢量的定义。 我们把既有大小也有方向,相加时遵循平行四边形法则的物理量,称为矢量。 那么,从矢量的定义来看,矢量具有三个特征: 1、矢量有大小; 2、矢量也有方向; 3、矢量相加或相减时遵循平行四边形法则; 我们把具备上面三个特征的物理量,称为矢量。 那么我们再看下标量,标量的定义就简单了不少。 标量只有大小,没有方向,相加减时直接代数和相加减。我们把这样的物理量称为标量。 那么,我们怎么区分或者说怎么认为一个物理量是矢量还是标量呢? 按照我的个人理解,大家理解一个物理量是矢量还是标量时可以这样想。 我把拿力和质量举例子。 其一,对于力来说,一个力的作用效果,如果我们改变力的方向,力的作用效果是不是就发生了改变? 其二,对于两个力的合力来说,如果我们改变两个力之间的夹角,使其按照平行四边形法则计算出来了的合力的效果是不是也发生了改变? 如果一个物理量,满足类似以上的两点,我们就可以理解该物理量是矢量。 对于质量来说: 其一,对于质量来说,质量是物体的惯性的量度,质量是物体中含有物质的多少,表示了物体里含有多少客观存在的物质,质量的描述,是没有方向这样概念的。 其二,我们对于两个质量或者多个质量相加时,这个质量相加可以理解成多个物体含有物质的多少相加,其和等于每一个物体中含有物质多少的代数和。不用遵循平行四边形法则相加。 大家可以按照以上类似的两方面的思想,来思考下其他的物理量,比如速度,加速度、功率、时间等等。 现在拿力举例来说明下矢量的合成与分解。 对于力的合成来说,假设有F1、F2、F3等等多个力,我们只需要逐一使用平行四边形法则来运算就行。不管过程中,我们先计算F1和F2的合力,再计算和F3的合力。还是先计算F1和F3的合力,再计算和F2的合力。最终F1、F2、F3的合成形成的合力F的大小和方向都是确定的。 但是,对于上面提的这三个力F1、F2、F3形成的合力F,我们再把F做力的分解。其可以分解形成的分力的个数和方向都是不确定的。也可以理解成一个力可以分解成无数据个力,其大小和方向都是不确定的。我们在计算中,我们根据题意分解出来的分力的大小和方向只是为了解题的方便,选取了其中的一种分解方式。 那么,为什么很多力的合力是确定的而一个力的分力是不确定的呢? 这要从力的效果的本质来看。 1、对于多个力的合成来说,只要每个力的大小和方向都确定了,它们就作用效果就确定了,那么其合力也就确定了,逆向思维来看,我们可以理解为这些力是其合力分解而形成的一类分力的组成形式。 2、对于一个力的分解来说,如果要形成这个力的作用效果,我们可以采取不同分力组成形式,分力的个数和方向都有无数种选择,只要其最终达成这个力同样的作用效果就可以。 以上是个人的一些理解,我们这些写出来,只是想帮助大家在学习时理解一些概念或者现象,并不是正统的教科书上的一些内容,仅供学习和参考。 |