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物理 · 课程

计算合力

图上的力你都看得出来,可最后的答案总是大小不对,或者方向不对。

本页内容
  1. 怎样沿一条直线把力相加?
  2. 例题详解
  3. 如果几个力互相垂直怎么办?
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 下一步

合力是与物体所受所有力共同效果相同的那一个力。对于同一条直线上的力,你要选定正方向,把指向该方向的力相加,减去指向另一方向的力,并说明答案的方向。

这一课承接画受力图,并直接通向力与动量中的加速度与合力。

怎样沿一条直线把力相加?

每个力的大小永远是正数,由方向决定是加还是减。

  1. 选定正方向,例如向右或向上,并写明。
  2. 把指向该方向的力相加。
  3. 减去指向相反方向的力。
  4. 看符号。 结果为正,指向你选的方向;结果为负,指向相反方向。
  5. 写出大小、单位和方向。 单位是牛顿(N)。

如果答案是零,这些力就是平衡的。后面的课会再回到它的含义。

例题详解

虚构情境: 一部雪橇被两根绳子向右拉,拉力分别是 30 N 和 15 N。摩擦力 12 N 向左,空气阻力 3 N 也向左。求合力。

第一步,正方向: 向右为正。

第二步,向右的力: 30 + 15 = 45 N。

第三步,向左的力: 12 + 3 = 15 N。

第四步,合力: 45 − 15 = 30 N。

第五步,答案: 30 N 向右。

检查: 把合力 30 N 加上与之对抗的 15 N,得到 45 N,也就是向前的总力。两个值吻合。

如果几个力互相垂直怎么办?

两个互相垂直的力,例如 6.0 N 向东和 8.0 N 向北,构成直角三角形的两条直角边,合力就是斜边。

合力 = √(6.0² + 8.0²) = √(36 + 64) = √100 = 10 N。

方向用正切值等于 8.0/6.0 的角来求,约为东偏北 53°。你所考的年份是否需要方向,还是只要大小,请以 Cambridge 官网的现行大纲为准,使用前请先核对。

要留意的错误

常见的失误是把所有的力都加起来,好像它们方向相同。

错误的解法: 电梯缆绳向上拉 4500 N,电梯重力是 4000 N。合力 = 4500 + 4000 = 8500 N。

学生只把数字加起来,忽略了这两个力方向相反。

改正的方法是先写出正方向。向上为正:4500 − 4000 = 500 N 向上。

还可以做一个合理性检查:两个相反方向的力,合力一定比较大的那个力小。8500 N 比两者都大,不可能是对的。

自我检测

先不用计算器做,再打开答案核对。

1. 8 N 和 5 N 的力向东,11 N 的力向西。求合力。

查看答案

向东为正:8 + 5 − 11 = 2。2 N 向东。

2. 一个箱子重 60 N,绳子向上拉它,拉力 45 N。忽略其他力。求合力。

查看答案

向上为正:45 − 60 = −15。15 N 向下。 在真实情境中,地面还会提供向上的支持力,但只有这两个力时,合力是 15 N 向下。

3. 两个互相垂直的力,大小为 9.0 N 和 12 N。求合力的大小。

查看答案

√(9.0² + 12²) = √(81 + 144) = √225 = 15 N。

下一步

合力决定了加速度,所以接着学习加速度与合力的关系。三角形与方位角推理板是练习合成垂直力的好地方。

如果多力题目每次做出来的答案都不一样,我们的老师可以在物理线上一对一补习中陪你一题一题地理清。

常见问题

什么是合力?

合力(resultant force)是与作用在物体上的所有力共同效果相同的那一个力。对于同一直线上的力,先选定正方向,把指向该方向的力相加,再减去指向相反方向的力。

如果几个力互相垂直怎么办?

互相垂直的力不能沿同一直线相加。把它们画成直角三角形,用勾股定理求大小。例如互相垂直的 3 N 和 4 N 得到 5 N。具体要求请在 Cambridge 官网核对你所考年份的课程大纲。

合力有方向吗?

有。力是矢量,所以答案需要大小和方向,例如“18 N 向右”或“15 N 向下”。当题目问合力时,只有数值和单位而没有方向,答案是不完整的。

更新于:

下一步

如果多个力的题目里,方向正负和单位检查总是出错,一对一的老师可以重做你自己的例子,指出符号是从哪一步开始偏掉的。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。 其他费用、时间安排及后续课程,在试听课后由家长与老师直接确认。

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