正交分解法在高中物理中的巧妙運(yùn)用

摘 要：在高中物理力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，我們經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)各種各樣的受力分析，在這種類型的題目中，我們需要用到正交分解法將力進(jìn)行分解，做到化繁為簡(jiǎn).正交分解法就是將力分解為兩個(gè)垂直方向的分力，然后對(duì)各個(gè)方向的分力進(jìn)行求解，最后解決實(shí)際問(wèn)題.掌握正交分解法有助于同學(xué)們?cè)诹W(xué)物理問(wèn)題求解中，化難為易.

關(guān)鍵詞：正交分解法；力學(xué)；受力分析；高中物理

中圖分類號(hào)：G632 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）18-0074-03

收稿日期：2023-03-25

作者簡(jiǎn)介：王一龍（1980.10-），男，江蘇省宿遷人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中物理教學(xué)研究.

要高效使用正交分解法，就需要掌握正交分解法的原理及應(yīng)用步驟，在使用正交分解法中，建立平面直角坐標(biāo)系，認(rèn)真審題，知道解決問(wèn)題的目標(biāo)，不要做無(wú)用功.

1 怎樣建立直角坐標(biāo)系

平面直角坐標(biāo)系多是在水平面上建立的，但是當(dāng)我們?cè)诮獯鹞锢韱?wèn)題時(shí)，遇見(jiàn)不在水平地面上的物體，如何建立直角坐標(biāo)系呢？下面舉些例題進(jìn)行例證^[1].

例題1 在豎直的墻壁上有一個(gè)質(zhì)量為2 kg的小方塊，它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.25，如果現(xiàn)在使用一個(gè)30 N的推力F沿著斜向上的方向推這個(gè)小方塊，這個(gè)力的方向與水平方向成37°，在這個(gè)力的作用下小方塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，如圖1所示，g=10 m/s².求：

（1）此時(shí)小方塊受到的摩擦力的大小

（2）如果要使得小方塊保持勻速下滑的狀態(tài)，力的方向不發(fā)生改變，則力的大小為多少？

解析 （1）此時(shí)的小方塊為靜止?fàn)顟B(tài)，它所受到的力一共有四個(gè)，分別是墻壁對(duì)它的摩擦力f和彈力N，重力G和推力F.它的受力分析如圖2所示，通過(guò)這個(gè)圖，我們知道只需要分解F，建立直角坐標(biāo)系，分別為F_x和F_y.

4.4 運(yùn)動(dòng)量

對(duì)于位移、速度及加速度等運(yùn)動(dòng)矢量的計(jì)算，同樣可以運(yùn)用正交分解法.高中物理中的曲線運(yùn)動(dòng)，可以根據(jù)合運(yùn)動(dòng)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)效果，分解為兩個(gè)簡(jiǎn)單的相互垂直的分運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行求解.為了使解題更加的簡(jiǎn)潔，盡可能將更多的矢量與坐標(biāo)軸方向在同一直線上，這樣可以減少矢量的分解，提升學(xué)生的物理解題效率與準(zhǔn)確性.

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[責(zé)任編輯：李 璟]