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Vertical component of a force 公式,SPM 物理

公式:F_y = F sin θ。考试不提供,需记忆。

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Vertical component of a force
F_y = F sin θ

考试不提供,需记忆。

用途

Vertical component of a force 用于力与运动 II(SPM 物理中五)。每一行运算都要带 SI 单位。 力与运动 II

符号与 SI 单位

符号含义SI 单位
F_y力的竖直分量N
FN
θ与水平方向的夹角°

公式变形

  • F = F_y / sin θ
  • sin θ = F_y / F

解题示例

一力 F = 50 N 与水平方向成 θ = 30°。 F_y = F sin θ = 50 × sin 30° = 50 × 0.5 = 25 N。

常见陷阱

与夹角相对的分量(通常是竖直方向)用 sin。θ 从水平方向量起。

理解力的竖直分量

公式 F_y = F sin θ 把力分解出竖直部分。F_y 是竖直分量,以牛顿(N)为单位。

F 是完整的力,也以牛顿计。θ 是与水平方向的夹角,以度(°)为单位。

之所以用正弦,是因为竖直边与夹角相对。θ 越大,sin θ 越大,竖直方向上作用的力就越多,陡峭向上的力抬升有力,向前拖动却很弱。

按需整理:F = F_y / sin θ 还原完整的力,sin θ = F_y / F 求夹角。让计算器处于角度模式,并从水平方向量取 θ,这样大角度才能正确地产生大的竖直分量。

分步解题示例

一根缆绳以 F = 200 N 的力、与水平方向成 θ = 25° 拉起重物。求有助于抬升重物的竖直分量。

代入公式(带单位):

  • F_y = F sin θ = 200 N × sin 25°
  • F_y = 200 N × 0.423 = 84.5 N

因此拉力的向上部分为 F_y = 84.5 N(3 位有效数字)。这就是减少重物压在地面上有效重量的那一份。

检验:由于 25° 是较小的角,sin 25° 很小,故 F_y(84.5 N)远小于 F(200 N)。此处大部分力作用在水平方向,与小角度相符。

常见错误与考法

主要陷阱:与夹角相对的分量(通常是竖直方向)用 sin,且 θ 从水平方向量起。

其他常见错误:

  • 把 sin 与 cos 互换,结果得到水平分量。
  • 在平衡问题中忘记重量(mg)可能与 F_y 相加或相消。
  • 使用弧度模式,使 sin 25° 算错。

题目会要求你计算竖直分量,定义把力分解为互相垂直的分量,或解释竖直分量如何影响法向反作用力或视重。

来源: DSKP KSSM Physics Form 4 and 5 (Versi English), Sijil Pelajaran Malaysia: Format Pentaksiran mulai 2021, Fizik (4531) (Bahagian Pembangunan Kurikulum (BPK), KPM)

作者 spmphysics.com.my 编辑团队.· 更新于 2026年9月5日

常见问题

考试会给这个公式吗?
不会。SPM 物理试卷不提供公式表,因此需要记住。
竖直分量何时最大?
当 θ = 90° 时,力竖直向上,sin 90° = 1,故 F_y = F。此时整个力都作用在竖直方向,没有一分用于水平拖动物体。
F_y 如何影响法向反作用力?
向上的 F_y 减小物体压向地面的力,故法向反作用力下降。这就是为何斜着拉割草机能减轻它压在草地上的重量。
为何竖直部分用正弦?
直角三角形的竖直边与从水平方向量取的夹角 θ 相对,而正弦把对边与斜边(完整的力 F)联系起来。

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