物理学中的“加法”

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）04-0143-01

同学们，大家都知道数学中 3+4=7，那物理中是不是一定3+4=7呢？这就是我们今天要探讨的问题。物理力学中的“加法”。

提问：力3N+4N=7N一定对吗？

提示：甲和乙分别用水平向右的拉力F1=4N及F2=3N拉放置在水平地面上的木箱，那他们共同作用的结果是不是相当于丙用水平向右F=7N的力拉木箱？

生答：是的。

师点评：正确。这就好比是同心协力。如图：

提问：若甲用水平向右的拉力F1=4N拉放置在水平地面上的木箱，同时乙用水平向左的拉力F2=3N拉同一木箱，那效果跟刚才一样吗？

生答：不一样。甲乙的作用效果恰好相反。

师点评：正确。

提问：那他们共同的作用效果相当于多少N的力作用于木箱上呢？

生答：相當于1N的水平向右的拉力作用于木箱上。

师点评：是的。他们的作用恰好相反，这就好比是背道而弛。换句话说此时3N+4N≠7N，而是等效于F=1N水平向右的拉力拉木箱。

提问：那物理学中的“加法”到底遵循什么规律呢？

师述：首先，物理量分为标量和矢量。只有大小，没有方向的物理量称为标量（如质量、面积和时间等）；既有大小又有方向的物理量称为矢量（如位移、力、速度、加速度、动量、冲量等）。标量只要单位一致，其“加法”与数学完全一致（例如质量3 kg+4kg=7kg）。但矢量因为被加的量既有一定数值，又有一定的方向，相加时两者要同时考虑，故矢量相加就要用特别的方法，矢量的“加法”也称为矢量的“合成”，遵循的是“平行四边形定则”。

提问：那什么叫“平行四边形定则”？

师答：两个力合成时，以表示这两个力的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，这就叫作平行四边形定则。平行四边形定则是一切矢量的合成法则。如图：

提问：合力总比分力大吗？

生练：

（1）F1=4N，F2=3N，夹角=30，求合力。

（2）F1=4N，F2=3N，夹角=60，求合力。

（3）F1=4N，F2=3N，夹角=90，求合力。

（4）F1=4N，F2=3N，夹角=120，求合力。

（5）F1=4N，F2=3N，夹角=150，求合力。

（6）F1=4N，F2=4N，夹角=120，求合力。

（7）F1=4N，F2=4N，夹角=180，求合力。

师用课件展示结果：

F1=4N，F2=4N，夹角=180，则合力为零即F=0

提问：同学们，能从老师展示的图中总结出合力与分力大小之间的关系吗？

生答：两个力的合力小于等于这两力之和，大于等于这两力之差的绝对值。即∣F1-F2∣≤F≤ F1+F2

注意点：

合力与分力强调的是作用效果之间的等效，合力表示的作用效果与 各个分力的共同作用产生的效果是一样的。因此可以用合力“等效替代”各个分力的共同作用，但绝不能把合力当成作用在物体上的第三个力。在分析物体受力情况时，不能同时考虑合力与分力对物体的作用。例如，当物体沿光滑斜面下滑时，不能说物体除受到重力和斜面的弹力作用外，还受到一个下滑力的作用。因为下滑力是重力沿斜面平行方向的分力，所以，只能说“在光滑斜面上下滑的物体，受到重力和斜面弹力的作用”。

作者简介：

王林焕（1965-），男，汉族，福建省龙岩市人，大学本科， 高级教师，研究方向：教学研究。