关于合力大小随夹角变化规律的探讨一、问题的提出由①②得:F1=8N、F2=6N 或 F1=6N、F2=8N
很明显,在处理上述问题时,参考都采纳了特别点来进行处理,而对一般性的合力大小随夹角变化的规律并没有进行细致讨论,下面我们就这一问题进行深化的分析
二、问题的分析从两幅图可以看出单凭合力大小随夹角 θ 变化规律的单调性无法解决问题,因此,可以从合力 F 的大小随夹角 θ 变化快慢着手
由平行四边形法则可知,当两个分力 F1 和 F2 间的夹角为 θ 时,合力 F 的大小为F=,令 y=F21+F22+2F1F2coθ,运用换元法求导可知:考虑到 F1 和 F2 对合力大小影响的等价性,从极限的角度可知:当两个分力 F1 和 F2 间的夹角 θ 由 0°→180°变化的过程中,≈-F2inθ
显然,合力 F 的大小随夹角 θ 变化的规律比较复杂,其变化的快慢程度与 F1 和 F2 的大小是息息相关的
三、对规律的进一步理解为了对所讨论的问题有一个清醒的认识,下面我们就取三组比较特别的分力来进行讨论:①两个分力相等时,F1=10N、F2=10N,对应的合力、变化率分别为 FA、kA;②两个分力相差极大时,F1=20N、F2=1N,对应的合力、变化率分别为 FB、kB;③一般性的两个分力时,F1=8N、F2=6N,对应的合力、变化率分别为 FC、kC
对何时变化最快和最慢的讨论借助 E 某 CEL 的函数计算功能,当夹角 θ 由 0°→180°变化时,我们获得了如下表所示的一系列数据:对上表的数据进行深化的分析后可得:①F1=10N、F2=10N 时,合力 FA 随 θ 的增加而减小,其快慢程度随θ 的增加而增大,且 θ=0°时变化最慢、θ=180°时变化最快
②F1=20N、F2=1N 时,合力 FA 随 θ 的增加而减小,其快慢程度随 θ的增加先增大后减小,且 θ=0