在高中物理课本(甲种本)第一册、 (乙种本)上册都有一道这样的习题:20牛、30牛和40牛的三个力作用于物体的同一点,它们之间的夹角就是1200,求合力的大小和方向。
一般解法:如右图所示,设三力分别为: F1=40N、 F2=30N、 F3 =40N、三力之间的夹角 θ= 1200角。
1、
按二力合成公式:
F23=![]()
求得F2与F3的合力为F23
2、 又由tgθ1=F3sinθ/(F2+F3cosθ)
求得合力F23与F2 力的夹角为θ1,则合力F23、与F2力的夹角为θ2=θ1十θ。
3、 再按 F=
式和 tgθ3= F23sinθ2/(F1+F23cosθ2)
如果按照上叙步骤解题,既要作图,又要计算,还要查《中学数学用表》,非常繁琐,容易出错。
巧妙解法: | l.根据力的合成分解,可以将力等效替换。 (1) 替换F1。 设方向与F1相同的两个力 F1`=30N和F2``=10N取代F1=40N; (2) ![]() ![]() 替换F3 。 再设方向与F3相同的力 F`3=3 0 N和方向与 F3相反的 | 力 F``3=10N 替换F3力,如右图所示。 原来该物体受三个力F1 F2 F3,的作用,等效于现在受五个力F1`、F1``、F2、F3`、F3``的作用。 2、分两步求合力。先求F1`、F2、F3`三个力的合力、如下图所示。因为这三个大小相等、方向又交叉成120o角,所以F1`与F3`的合力F13`必与F2 | 方相反且大小相同,则这三个力的合力为零。  再求F1``与F3``的合力,这F1``=F3`=10N二力等大
且交成60o角。如右下图所示。则合 | 力必在600角的角平 分线上即与 F1交成3 00角,合力大小为分力的 倍, | | | | | | | |