§1 矢量的基本知识和运算法则.doc

1矢量的基本知识和运算法则1矢量和标量的不同点在于：矢量除了有大小之外，还有方向，矢量A记做，其大小等于矢量的图示：通常用一条带有箭头的线段来表示，（线段的长度表示大小，箭头表示方向）如图51所示。图5210N图51两个矢量相等的条件是：大小相等，方向相同。如图52所示。两矢量的夹角定义为两矢量所构成的小于或等于1800的角。在一般问题中（除非特别指明），矢量的始点位置不关重要的，在进行矢量运算时可将矢量平移。2矢量的加减法运算遵从平行四边形法则或三角形法则。图53图54对三个以上的矢量相加，通常使用多边形法则。3矢量与数量K相乘时，其结果仍是一个矢量。所得矢量的大小等于原矢量大小乘以，所得矢量的方向：当K0时，与原矢量方向相同；当K0 时，与原矢量方向相反如动量、冲量都是矢量，其方向分别与矢量和矢量相同。动量的变化量也是矢量，其方向与相同。矢量与数量K相除，可以看成矢量乘以数量，如加速度，方向与相同。4矢量与矢量相乘一种乘法叫做两矢量的数量积（又叫点积），用表示，乘得的积是标量，大小等于两矢量的大小与两矢量夹角余弦的积。即：。如：功是力与位移的数量积，是标量。另一种乘法运算是两矢量的矢量积（又叫叉积），用表示，矢量积还是一个矢量，其大小等于两矢量的大小和两矢量夹角的正弦的乘积。，即矢量的大小等于两矢量和为邻边的平行四边形的面积，矢量的方向垂直于矢量和所决定的平面，指向用“右手螺旋法则”来确定，如图55（甲）或（乙）所示。注意：，与大小相等，方向相反。如力矩等于力和矢径两矢量的矢量积，力矩，大小为。带电粒子所受的磁场力（即洛仑兹力），大小为（若是负电荷受力方向与此相反）AVAaAFAVBFBaABO图5-6例51为什么说匀速园周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动？物体在运动过程中合外力是否做功？解：因为速度和加速度都是矢量，在图56所示的圆周上任意取两点A、B，虽然，但方向不同，由矢量相等的条件可知：，因此匀速园周运动既不是匀速运动，也不是匀变速运动。由功的定义得：，因为作用于匀速园周运动的物体上的合外力始终沿着半径指向圆心，与位移的方向垂直。故，所以物体在做匀速园周运动的过程中，合外力（即向心力不做功）例52判断图57所示的带电粒子受力的方向。解：根据，用右手螺旋法则得出带电粒子的受力方向竖直向上（如图58）例53空间某处O，有互相垂直的两个水平磁场和，现在该处有一段载流直导线，问导线应如何放置，才能使两磁场作用在它上面的合力为零。解：以O为坐标原点，建立直角坐标系oxyz，令沿x轴方向，沿y轴方向（如图59）根据安培定律：磁场作用于载流导线上的力垂直于和所决定的平面，并依右手螺旋定则规定其方向。为使两磁场作用于载流导线的合力为零，则导线必须置于oxy平面内，设它与y轴的夹角为，则有：方向沿z轴向上。，方向沿z轴向下。平衡时：即导线与所成的角度为300，与所成的角度为600。例54图510是一张斜碰的闪光照片。大球的质量m1=201.1g小球的质量m2=85.4g。两球都是从下向上运动，碰撞后左、右分开，闪光的快慢是每秒30次，照片和实物的线度比例大约是1：10，试作出它们的动量分析图，并求出两球的动量的改变量，由此可得出什么结论？解：由照片所示的两球位置和线段的比例，分别量出两球碰撞前后。在秒内所通过的距离。大球：小球：由此计算出两球碰撞前后的速度：大球：小球：根据动量算出两球碰撞前后的动量：大球：碰撞前：，方向与V1相同。碰撞后：，方向与相同。小球：碰撞前：，方向与相同。碰撞后：，方向与相同。两球碰撞前后动量的变化量：大球