二力合力与三力平衡
徐州五中 胡新元
摘要:本文主要指出了二力的合力及三力平衡的三角形作图法 ,作图时容易发生的错误及发生错误的原因、避免发生错误的方法。
关键词:二力的合力 三力平衡、 区别、 三角形图示
求两个力的合力与三力平衡本身是两件不同的事情。但是用三角形方法作图求解问题时,却会出一些误会。我在讲授这部分时,发现很多学生把这两个问题混淆了。我觉着应该把这部分内容分辨一下,给同行们提个醒,或许能对大家有点帮助。
力的三角形法是从力的平行四边形方法演变而来的一种简易作图法,由于此方法作图简便,物理意义清晰,教师同学都喜欢采用三角形方法。
F1
1二力合成的三角形法。求两个力的三角形法就是两个力首尾相连,再从起点到终点画一条有向线段,方向是从起点指向终点,形成三角形。见上图。
2三力平衡的三角形法。三个力首尾相连,构成三角形。见下图。
3.易错的地方。两个力的合力是两个力首尾相连,合力是将三角形的口封上,方向是从起点指向终点。三个力的平衡是三个力首尾相连形成三角形,F3正好与另二力合力的大小相等,方向相反。这是因为三力平衡时任意两个力的合力与第三个力等值反向。
4易错的原因。两个力的合力和三个力平衡都是三角形,但是两个力的合力是两个力首尾相连,是从起点到终点的有向线段,方向是从起点指向终点。合力一般不等于零。三力平衡是三个力依次首尾相连,必然形成三角形。这是因为三个力的合力为零,或者说任意两个力的合力与第三个力等值反向。有些学生只从表面上看这两种图都是三角形,没有能清楚图形的方向,或者说没有真正搞清这两者的关系及区别,所以,所以画图时经常出现错误。
4.需要弄清楚的问题。作两个力的合力的图示时,要清楚合力与分力的关系是等效代替关系。两个分力应该是首尾相连,而合力是从一个分力的起点到另外一个分力的终点的一条有向线段。一个物体受三个力作用处于平衡状态,这三个力可以理解为分力,它们合力必然等于零,因此,这三个力平移后首尾相连,又因为合力等于零,所以这三个力首尾相连后必然形成三角形图形。
5如何让学生学好这部分内容。先讲清楚二力的合力与三力平衡的区别,讲练结合,让学生用平行四边形、三角形、正交分解等多种方法练习。再练习三力平衡,也用平行四边形、三角形,正交分解等多种方法。然后将这两类问题放在一起练习。这时,有的学生就会把这两个问题混淆了。此时是分清这两个问题的最好时机,可用一课时的时间专门分清这两个问题,课堂上采用多种形式,让学生弄请这两个问题的区别和联系。也可以开个讲座专门研究这个问题。
总之,希望同行们,重视这部分教学,认真专研教材,了解学生的情况,及时纠正学生的歧义想法或错误概念,帮助学生渡过这个学习的难关,为后续的学习做好铺垫。