《力物體的平衡》PPT課件.ppt

第二章 力、物體的平衡,北京市第五中學(xué),一、知識(shí)框架,物體的平衡,力的概念,力的運(yùn)算,（牛頓第三定律）,合成法,重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等,正交分解法,平衡狀態(tài),有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平衡,受力分析,不研究,力的分類,共點(diǎn)力的平衡,力的平行四邊形定則,二、力的概念,1、力：力是物體間的相互作用。,特點(diǎn)： 力離不開施力物體和受力物體。 力總是成對(duì)出現(xiàn)。,力的位移積累效果是使物體動(dòng)能變化,力的瞬時(shí)效果是產(chǎn)生加速度。,力的時(shí)間積累效果是使物體的動(dòng)量變化。,力的效果： 使物體發(fā)生形變。,二、力的概念, 力的單位：牛頓、N ， 1N=1kgm/s2, 力的測(cè)量：測(cè)力計(jì)、彈簧秤, 力的表示：,力的圖示：用一根帶箭頭的線段表示力的大小、方向、作用點(diǎn)。,力的示意圖：用一根帶箭頭的線段表示力的方向和作用點(diǎn)。,力的分類：,力按性質(zhì)分：,重力、彈力、摩擦力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等,二、力的概念,力的分類：,動(dòng)力、阻力、合力、分力、拉力、壓力等,力按效果分：,力按是否 接觸分：,接觸力：彈力、摩擦力,非接觸力：重力、電場(chǎng)力、 磁場(chǎng)力,二、力的概念,2、重力,重力的產(chǎn)生：由于地球的吸引而產(chǎn)生。,重力的大?。篏=mg。,重力的本質(zhì)是物體和地球間的萬(wàn)有引力。,在地球表面附近，g=9.8m/s2,嚴(yán)格地看：從赤道到北極，重力加速度增大。離地面越高的地方，g越小。,重力加速度的決定式：,二、力的概念,2、重力,重力的方向：豎直向下,基本上都是指向地心的,重心：重力的作用點(diǎn),物體的各部分都受重力,物體上某一點(diǎn)受重力,重心,二、力的概念,3、彈力,彈力的產(chǎn)生條件：直接接觸、彈性形變。,非彈簧類：應(yīng)用平衡條件或動(dòng)力學(xué)規(guī)律求解。,彈力的大?。?公式的使用條件：彈簧在彈性限度內(nèi)。,彈簧類：F=Kx,分清：原長(zhǎng)、形變量、伸長(zhǎng)量、壓縮量、彈簧的長(zhǎng)度。,K是彈簧的勁度系數(shù)，由彈簧本身決定。,二、力的概念,3、彈力,彈力的方向：物體受彈力的方向與自身形變的方向相同。,有接觸面：,面與面接觸,點(diǎn)與面接觸,點(diǎn)與點(diǎn)接觸,均與切面垂直,彈力方向過(guò)球心,二、力的概念,3、彈力,強(qiáng)調(diào)：同一根輕繩上各處拉力等大。,繩對(duì)物體的拉力：沿繩指向收縮方向。,彈簧對(duì)物體的彈力的方向:,強(qiáng)調(diào)：同一輕彈簧上兩端的力等大；,彈簧上的力不能突變。,二、力的概念,3、彈力,例如：,輕桿對(duì)固定其端物體的彈力：不一定沿桿，可以向任意方向。,輕桿的一端用鉸鏈連接，另一端對(duì)固定其端物體的彈力：一定沿桿，可以是壓力或支持力。,豎直向上,鉸鏈,沿桿斜向上,桿的一端插在墻內(nèi),二、力的概念,4、靜摩擦力,靜摩擦力的大小:由平衡條件或牛頓定律確定,靜摩擦力:兩個(gè)相對(duì)靜止的物體間的摩擦力。,產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；有壓力；有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。,方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。,大?。悍秶? f fm ，fm最大靜摩擦力,靜摩擦力的大小與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和其它受力情況有關(guān)。,二、力的概念,4、靜摩擦力,相對(duì)靜止的物體間可能有靜摩擦力，也可能沒有靜摩擦力。,注意: 運(yùn)動(dòng)的物體也可以受靜摩擦力。,物體受靜摩擦力的方向可以和它的運(yùn)動(dòng)方向相同。,物體和傳送帶一起向上勻速運(yùn)動(dòng),啟動(dòng)時(shí)：靜摩擦力向前,剎車時(shí)：靜摩擦力向后,二、力的概念,5、滑動(dòng)摩擦力,滑動(dòng)摩擦力:兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體間的摩擦力。,產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；有壓力；有相對(duì)運(yùn)動(dòng),方向：與物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。,大?。篺=N; 是動(dòng)摩擦因數(shù)、N是壓力,注意： 靜止的物體也可以受滑動(dòng)摩擦力,物體受滑動(dòng)摩擦力的方向可以和它的運(yùn)動(dòng)方向相同。滑動(dòng)摩擦力可以是動(dòng)力也可以是阻力。,二、力的概念,5、滑動(dòng)摩擦力,例如:,地面光滑,V1V2時(shí),V1V2時(shí),三、力的運(yùn)算,1、合力與分力,一個(gè)力，如果它產(chǎn)生的效果跟幾個(gè)力共同作用所產(chǎn)生的效果相同，這個(gè)力就叫那幾個(gè)力的合力，那幾個(gè)力就叫這個(gè)力的分力。,合力與分力是等效替代關(guān)系,2、力的運(yùn)算,力的平行四邊形定則：求互成角度的兩個(gè)力的合力，可以用表示這兩個(gè)力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線就表示合力的大小和方向。,三、力的運(yùn)算,力的三角形定則,如圖：,三、力的運(yùn)算,力的正交分解法：建互相垂直的坐標(biāo)系，先把不在坐標(biāo)軸上的力分解到坐標(biāo)軸上，對(duì)兩個(gè)坐標(biāo)軸上的力分別求和，最后再求兩個(gè)坐標(biāo)軸上的合力。,三、力的運(yùn)算,3、兩個(gè)已知力的合力,它們的合力隨兩個(gè)力夾角的增大而減小。,合力的取值范圍：|F1-F2|F合F1+F2,4、力的分解：遵從力的平行四邊形定則,合力可以大于、小于等于任一個(gè)分力。,一個(gè)已知力分解為確定解的幾種情況：,已知合力和兩個(gè)分力的方向,三、力的運(yùn)算,4、力的分解：,已知合力和一個(gè)分力的大小和方向，求另一個(gè)分力的大小方向。,已知合力和一個(gè)分力的大小和另一個(gè)分力的方向，求這個(gè)分力大小和另一個(gè)分力的方向,設(shè)合力為F，分力F1與F方向的夾角為，分力F2大小已知,當(dāng)F2=Fsin 時(shí),此時(shí)F1=Fcos ，F(xiàn)2為最小值,三、力的運(yùn)算,當(dāng)FF2Fsin 時(shí),F1和F2都有兩個(gè)解,這兩種情況下F2大小相等方向不同，F(xiàn)1大小不等方向相同。,當(dāng)F2Fsin 時(shí)，不能做這樣的分解，無(wú)法構(gòu)成平行四邊形,三、力的運(yùn)算,當(dāng)F2F時(shí)有唯一的解,四、物體的平衡,1、平衡狀態(tài):把物體處于靜止?fàn)顟B(tài)、勻速 直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。,2、共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件：,3、平衡類題目的解題方法：,合成法：物體只受三個(gè)力而處于平衡狀態(tài)時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力必與第三個(gè)力等大反向。,常用的數(shù)學(xué)方法：,直角三角形的邊角關(guān)系、相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例、正弦定理、余弦定理等,F合=0,四、物體的平衡,例題1、一輕桿BO，其O端用光滑鉸鏈連接于固定豎直桿AO上，B端掛一重物，且系一細(xì)繩，細(xì)繩跨過(guò)桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖?，F(xiàn)將細(xì)繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO的夾角逐漸減小。則在此過(guò)程中，拉力F及桿BO所受壓力N的大小變化情況如何？,四、物體的平衡,解：分析B點(diǎn)受力,A,B,F,o,TA=F；T=G=FD, OABBDC,OA、OB均不變，壓力N不變；AB減小，F(xiàn)減小,四、物體的平衡,正交分解法：,Fx合=0,Fy合=0,注意：建立坐標(biāo)系時(shí)，要盡量減少力的分解，尤其是減少未知力的分解。,例題2：如圖，質(zhì)量為m，橫截面為直角三角形的粗糙物塊ABC，AB邊靠在粗糙的豎直墻上。F是垂直于斜面BC的推力，使物塊勻速下滑， 為已知。則摩擦力的大小為多少？,四、物體的平衡,解：分析物塊受力,四、物體的平衡,N=Fcos,f+Fsin=mg,解得：f=mg-Fsin,四、物體的平衡,隔離法和整體法,通常在分析外力對(duì)系統(tǒng)作用時(shí)用整體法，在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用時(shí)用隔離法。,原則：連接體問(wèn)題，應(yīng)先用整體法后用隔離法。,例題3：如圖，一根勻質(zhì)繩的質(zhì)量為m，其兩端固定在天花板上的A、B兩點(diǎn)。繩子端點(diǎn)A、B的切線方向與豎直方向夾角均為。 求：繩子端點(diǎn)和最低 點(diǎn)受到的拉力分別為 多大？,四、物體