材料:

在物理學(xué)習(xí)中,知道一個(gè)物體受到力的作用,如果在力的方向上發(fā)生一段位移,這個(gè)力就對(duì)物體做了功.而力對(duì)物體所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夾角的余弦這三者的乘積.若設(shè)力和位移的夾角為α,則當(dāng)α=時(shí),cosα=0,此時(shí)力對(duì)物體所做功為零,如圖(1)重力和支持力對(duì)物體所做的功為零;當(dāng)0≤α<時(shí),cosα>0,此時(shí)力對(duì)物體所做的功為正功,如圖(2)人用力拉車前進(jìn),此時(shí)拉開(kāi)力對(duì)車所做為正功;當(dāng)π≥α>時(shí),cosα<0,此時(shí)力對(duì)物體所做的功為負(fù)功,如圖(3),人向后拉車的力對(duì)車所做功為負(fù)功.力與位移都是向量,而功則可以抽象為數(shù)學(xué)中向量的數(shù)量積.

由上面的這段話,你能不能概括出向量數(shù)量積的定義?并且說(shuō)出何時(shí)向量的數(shù)量積是正值?何時(shí)是負(fù)值?何時(shí)是零?

答案:
解析:

力和位移對(duì)應(yīng)于數(shù)學(xué)中的向量,它們的大小對(duì)應(yīng)于數(shù)學(xué)中的向量的模,力和位移的夾角則對(duì)應(yīng)于數(shù)學(xué)中兩個(gè)向量的夾角,由此可知兩個(gè)向量的數(shù)量積等于這兩個(gè)向量的模與它夾角余弦值之積,而這個(gè)積的正負(fù)則取決于這兩個(gè)向量的夾角的大。


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材料:在高一物理學(xué)習(xí)中,我們學(xué)習(xí)過(guò)力的分解,一個(gè)力可以分解為平面內(nèi)任意兩個(gè)方向上的力.如下圖,

拖拉機(jī)拉著耙,對(duì)耙的拉力是斜向上方的,我們可以說(shuō),這個(gè)力產(chǎn)生兩個(gè)效果:使耙克服泥土的阻力前進(jìn),同時(shí)把耙向上提,使它不會(huì)插得太深.這兩個(gè)效果相當(dāng)于兩個(gè)力分別產(chǎn)生的:一個(gè)水平的力F1使耙前進(jìn),一個(gè)豎直向上的力F2把耙上提,即力F可以用兩個(gè)力F1F2來(lái)代替,即力F被分解成兩個(gè)力F1F2

利用你所學(xué)知識(shí),能不能將上面的物理知識(shí)抽象為數(shù)學(xué)知識(shí)?這一數(shù)學(xué)知識(shí)有何作用?

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材料:前面我們學(xué)習(xí)了向量的加法、減法和數(shù)乘三種運(yùn)算,這三種運(yùn)算的結(jié)果仍是向量.在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中我們遇到過(guò)這樣的運(yùn)算——力做功的問(wèn)題.一個(gè)物體在力的作用下發(fā)生了位移,那么該力就對(duì)此物體做了功.由物理學(xué)知識(shí)我們知道,如果力為F,位移為s,且力與位移方向的夾角為,則力對(duì)物體所做的功為W=|F||s|cos

由我們以前所學(xué)可知,功是一個(gè)標(biāo)量,它只有大小沒(méi)有方向,而力、位移是矢量,它們既有大小又有方向.也就是說(shuō)兩個(gè)矢量通過(guò)某種運(yùn)算得到了標(biāo)量,物理學(xué)中的這種運(yùn)算抽象為數(shù)學(xué)知識(shí)就是向量的數(shù)量積.

根據(jù)上面的材料,你能不能給出向量數(shù)量積的定義?

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