力與平衡講課

1、力與平衡講課第1頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一感悟平衡之美圖1：蘑菇石圖2：商場(chǎng)電梯上的人第2頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一圖3：遠(yuǎn)古巨石圖4：平穩(wěn)飛行的飛機(jī)第3頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一第4頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一提出問題： 在自然界物體存在的形式是多種多樣的。矗立的巖石和各類建筑，馬路上逐漸加速的汽車，勻速上升的電梯上站立的人，繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的地球等等。我們描述某些物體狀態(tài)時(shí)常用“平衡”這個(gè)詞。大家能否聯(lián)想一下自己的日常生活中的例子，哪些物體是平衡的？在物理學(xué)中“平衡”這個(gè)

2、詞究竟是什么含義呢？ 物體保持靜止或者做勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫平衡狀態(tài)，這里包括速度恒為零的靜止?fàn)顟B(tài)，是一種靜態(tài)的平衡；也包括運(yùn)動(dòng)間的平衡，即速度不為零、但大小方向都不變的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。第5頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一1、平衡狀態(tài)是指物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變下列運(yùn)動(dòng)狀態(tài)屬于平衡狀態(tài)的有（ ）A:靜止 B:自由落體運(yùn)動(dòng)C:勻速直線運(yùn)動(dòng) D:勻速圓周運(yùn)動(dòng)A C思考：那么力的平衡要滿足什么條件呢？第6頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一勻速升空站立GN二力平衡大小相等方向相反同一直線一對(duì)平衡力的合力為零一、共點(diǎn)力的概念幾個(gè)力作用于物體上的同一點(diǎn)或幾

3、個(gè)力的作用線相交于同一點(diǎn)，這幾個(gè)力叫做共點(diǎn)力第7頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一方案13、三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件猜想假設(shè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)F1F2F3方案2方案3F1F2F3 F31F32F1F2F3F12F合=0第8頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一因此由實(shí)驗(yàn)可得出結(jié)論:三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件為:F合=0由實(shí)驗(yàn)收集的數(shù)據(jù)可知：F12與F3大小相等，方向相反，在一條直線上 。 (F12表示F1、F2的合力）三個(gè)共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件第9頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一F1F2F3F121、F12=F3(F12

4、表示F1、F2的合力）2、F13=F2(F13表示F1、F3的合力）3、F23=F1(F23表示F1、F3的合力）F2F1F3F13F2F1F3F23即：當(dāng)物體所受三個(gè)共點(diǎn)力而處于平衡狀態(tài)，那么其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。F合=0 即 F1+F2+F3=0 F1+F2=-F3 F1+F3=-F2 F2+F3=-F1第10頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一推廣：物體在三個(gè)以上共點(diǎn)力作用下的平衡條件是所受合力也為零。即F合0推論：當(dāng)物體處于平衡時(shí)，它所受的某一個(gè)力與其余的力的合力等值反向。尋找三個(gè)以上的共點(diǎn)力的平衡條件 ：根據(jù)力

5、的合成定則，我們可以把任意兩個(gè)共點(diǎn)力用一個(gè)力代替，據(jù)此，逐步的等效簡(jiǎn)化，三個(gè)以上的共點(diǎn)力最終也都可以等效簡(jiǎn)化為兩個(gè)共點(diǎn)力?？梢娙齻€(gè)以上的共點(diǎn)力的平衡最終也都可以等效簡(jiǎn)化為二力平衡。二力平衡的物體合外力為零。F123F12F1F4F3F2如四個(gè)力的簡(jiǎn)化第11頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一知識(shí)鞏固二、共點(diǎn)力作用下物體的平衡1平衡狀態(tài)物體處于 或 的狀態(tài)2共點(diǎn)力的平衡條件： F合0靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)第12頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一知識(shí)鞏固 三、共點(diǎn)力平衡的幾條重要理論 1二力平衡：如果物體在兩個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，這兩個(gè)力必定大小 ，

6、方向 2三力平衡：如果物體在三個(gè)共點(diǎn)力的作用下處于平衡狀態(tài)，其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小 、方向 相等相反相等相反第13頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一知識(shí)鞏固3多力平衡：如果物體受多個(gè)力作用處于平衡，其中任何一個(gè)力與其余力的合力大小 ，方向 相反相等第14頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一課 后 熱 身1一物體同時(shí)受到共面的三個(gè)力的作用，下列幾組力的合力可以為0的是( )A.5N、7N、8NB.5N、2N、3NC.1N、5N、10ND.1N、10N、10NABD第15頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一課 后

7、熱 身2.兩個(gè)物體A和B，質(zhì)量分別為M和m，用跨過定滑輪的輕繩相連，A靜止于水平地面上，如圖1-4-1所示，不計(jì)摩擦，A對(duì)繩的作用力的大小與地面對(duì)A的作用力的大小分別為( )A.mg,(M-m)gB.mg,MgC.(M-m)g,MgD.(M+m)g,(M-m)g圖1-4-1A第16頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一 ：求解共點(diǎn)力作用下平衡問題的解題步驟： （1）確定研究對(duì)象 （2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫受力圖； （3）據(jù)物體的受力和已知條件，采用力的合成、分解、圖解、正交分解法，確定解題方法； （4）解方程，進(jìn)行討論和計(jì)算。第17頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20

8、日，20點(diǎn)32分，星期一例題用繩子將鳥籠掛在一根棟梁上，OA與橫梁的夾角600，OA與OB垂直，如圖所示。若鳥籠重為20N。求繩子OC對(duì)鳥籠的拉力；繩子OA和OB對(duì)結(jié)點(diǎn)O的拉力。解：對(duì)鳥籠分析T由二力平衡得OC對(duì)鳥籠的拉力的大小為 T=G=20N對(duì)結(jié)點(diǎn)分析GF12TF1F2600由共點(diǎn)力的平衡得：12F1=F12cos600F2=F12sin600點(diǎn)對(duì)象明受力表依據(jù)由三角函數(shù)關(guān)系得 對(duì)力的處理代入數(shù)據(jù)，可解得：=10N,F2=10 N第18頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一解法對(duì)結(jié)點(diǎn)分析(如圖)TF1F2按平行四邊形定則分解2T1600由三角函數(shù)可得T1=Tcos 60

9、0T2=Tsin600根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件得F1=T1F2=T2代入數(shù)據(jù)，可解得：=10N,F2=10 N第19頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一解法對(duì)結(jié)點(diǎn)分析(如圖)由共點(diǎn)力的平衡條件知：平移各力后一定是封閉的三角形由三角函數(shù)可得F1=Tsin 300F2=Tcos300代入數(shù)據(jù)，可解得TF2F130第20頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一解：對(duì)球受力分析（如圖）GF1F2G2G1將G分解得由共點(diǎn)力的平衡條件得到4、如圖所示，如果籃球的重=15，=300. 求:細(xì)繩對(duì)球的拉力和墻面對(duì)球的支持力 各是多少.G2=Gtan300=15 =5 N G

10、1=G/cos300=15/( )=10 N 細(xì)繩對(duì)球的拉力F1=G1= 10 N墻面對(duì)球的支持力F2=G2= 5 N第21頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一 例1： 有兩條繩子a 和b使小球處于靜止?fàn)顟B(tài)。已知球質(zhì)量m ， b水平，a與墻的夾角為。求a繩對(duì)小球拉力F1 和b對(duì)小球的拉力F2。 解:1.選小球?yàn)檠芯繉?duì)象 2.受力分析 (如圖)：該球受三個(gè)力的作用,即:小球的重力mg,a對(duì)O點(diǎn)的拉力F1，b對(duì)O點(diǎn)的拉力F2 3.合成，計(jì)算 方向都沿繩的收縮方向二、三力平衡問題第22頁(yè)，共24頁(yè)，2022年，5月20日，20點(diǎn)32分，星期一.平衡種類和穩(wěn)度（1）平衡種類:1.不穩(wěn)定平衡2.穩(wěn)定平衡3.隨遇平衡（2）提高穩(wěn)度的方法：