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3.4 力的合力和分解
一、合力和分力
假设一个力单独作用的效果跟某几个力共同作用的效果相同，这个力就叫作那几个力的合力（resultant force）。
假设几个力共同作用的效果跟某个力单独作用的效果相同，这几个力就叫作那个力的分力（component force）。
初中力的合成
(1)两个人向相反方向拉车
(2)一人推车，一人拉车
(3)两个人互成角度拉车
二、力的合成和分解
在物理学中，我们把求几个力的合力的过程叫作力的合 成（composition of forces），把求一个力的分力的过程叫作力的 分解（resolution of force）。
（一）力的合成
探究两个互成角度的力的合成规律
如图3.4-3甲，轻质小圆环挂在橡皮条的一端，另一端固定，橡皮条的长度为GE。在图3.4-3乙中，用手通过两个弹簧测力计共同拉动小圆环。小圆环受到拉力F 1 、F 2 的共同作用，处于O点，橡皮条伸长的长度为EO。撤去F 1 、F 2 ， 改用一个力 F单独拉住小圆环，仍使它处于O点（图3.4-3丙）。力F单独作用，与 F 1 、 F 2 共同作用的效果是一样的，都能使小圆环保持静止，由于两次橡皮条伸长的长度相同，即橡皮条对小圆环的拉力相同，所以F等于F 1 、F 2 的合力。我们要探究的是：合力F与F 1 、F 2 有什么关系？
1.由纸上O点出发，用力的图示法画出拉力F 1 、F 2 和F（三个力的方向沿着各自拉线的方向，三个力的大小由弹簧测力计读出）。
2. 三个力的大小和方向有什么关系？我们用虚线把拉力F的箭头端分别与F 1 、F 2 的箭头端连接，能看到所围成的形状像是一个平行四边形（图3.4-3 丁），但这只是猜想。
3.用作图工具进行检验，并改变拉力F 1和F 2 的大小和方向，重做上述实验，检验所围成的图形是不是平行四边形。
实验表明，在两个力合成时，以表示这两个力的有向 线段为邻边作平行四边形，这两个邻边之间的对角线就代 表合力的大小和方向（图3.4-4）。这个规律叫作平行四边 形定则（parallelogram rule）
1、求合力的方法
（1）作图法
根据平行四边形定则用作图工具作出平行四边形，后用测量工具测量出合力的大小、方向，具体操作流程如下：
两分力相互垂直　
合力与其中一个分力垂直　
两分力大小相等，夹角为θ
（二)力的分解：把求一个力的分力的过程叫作力的分解 （resolution of force）
1、力的效果分解法
（1）根据力的作用效果分解力的基本思路
（2）力的效果分解常见实例
三、矢量和标量
既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量叫作矢（vector）。只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量叫作标量（scalar）。
除了力和位移以外，速度、加速度都是矢量。在我们学过的物理量中，质量、路程、功、电流等都是标量。
(1)矢量：既有大小又有方向，相加时遵从平行四边形定则的物理量。
(2)标量：只有大小，没有方向，相加时遵从算术法则的物理量。
(3)三角形定则：把两个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向，如图所示。
(4)三角形定则的推论：把多个矢量首尾相接，从第一个矢量的始端指向最后一个矢量的末端的有向线段就表示合矢量的大小和方向。
例题：如图所示，大小分别为F1、F2、F3的三个力恰好围成封闭的直角三角形(顶角为直角)。选项图中三个力的合力最大的是(　　)
解析：选C　由矢量合成的法则可知，A中的合力的大小为2F1，B中的合力的大小为0，C中的合力的大小为2F2，D中的合力的大小为2F3，由于F2是直角三角形的斜边，所以F2最大，故合力最大的是选项C。
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