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材料:

在物理学习中,知道一个物体受到力的作用,如果在力的方向上发生一段位移,这个力就对物体做了功.而力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦这三者的乘积.若设力和位移的夹角为α,则当α=时,cosα=0,此时力对物体所做功为零,如图(1)重力和支持力对物体所做的功为零;当0≤α<时,cosα>0,此时力对物体所做的功为正功,如图(2)人用力拉车前进,此时拉开力对车所做为正功;当π≥α>时,cosα<0,此时力对物体所做的功为负功,如图(3),人向后拉车的力对车所做功为负功.力与位移都是向量,而功则可以抽象为数学中向量的数量积.

由上面的这段话,你能不能概括出向量数量积的定义?并且说出何时向量的数量积是正值?何时是负值?何时是零?

答案:
解析:

力和位移对应于数学中的向量,它们的大小对应于数学中的向量的模,力和位移的夹角则对应于数学中两个向量的夹角,由此可知两个向量的数量积等于这两个向量的模与它夹角余弦值之积,而这个积的正负则取决于这两个向量的夹角的大小.


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材料:在高一物理学习中,我们学习过力的分解,一个力可以分解为平面内任意两个方向上的力.如下图,

拖拉机拉着耙,对耙的拉力是斜向上方的,我们可以说,这个力产生两个效果:使耙克服泥土的阻力前进,同时把耙向上提,使它不会插得太深.这两个效果相当于两个力分别产生的:一个水平的力F1使耙前进,一个竖直向上的力F2把耙上提,即力F可以用两个力F1F2来代替,即力F被分解成两个力F1F2

利用你所学知识,能不能将上面的物理知识抽象为数学知识?这一数学知识有何作用?

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材料:前面我们学习了向量的加法、减法和数乘三种运算,这三种运算的结果仍是向量.在学习物理的过程中我们遇到过这样的运算——力做功的问题.一个物体在力的作用下发生了位移,那么该力就对此物体做了功.由物理学知识我们知道,如果力为F,位移为s,且力与位移方向的夹角为,则力对物体所做的功为W=|F||s|cos

由我们以前所学可知,功是一个标量,它只有大小没有方向,而力、位移是矢量,它们既有大小又有方向.也就是说两个矢量通过某种运算得到了标量,物理学中的这种运算抽象为数学知识就是向量的数量积.

根据上面的材料,你能不能给出向量数量积的定义?

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