《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,一、知識框架,物體的平衡,力的概念,力的運算,（牛頓第三定律）,合成法,重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力等,正交分解法,平衡狀態(tài),有固定轉(zhuǎn)動軸的平衡,受力分析,不研究,力的分類,共點力的平衡,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： 力離不開施力物體和受力物體。 力總是成對出現(xiàn)。,力的位移積累效果是使物體動能變化,力的瞬時效果是產(chǎn)生加速度。,力的時間積累效果是使物體的動量變化。,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, 力的測量：測力計、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。,力的示意圖：用一根帶箭頭的線段表示力的方向和作用點。,力的分類：,力按性質(zhì)分：,重力、彈力、摩擦力、電場力、磁場力等,二、力的概念,力的分類：,動力、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、電場力、 磁場力,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。,重力的大小：G=mg。,重力的本質(zhì)是物體和地球間的萬有引力。,在地球表面附近，g=9.8m/s2,嚴格地看：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,物體的各部分都受重力,物體上某一點受重力,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：應用平衡條件或動力學規(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、形變量、伸長量、壓縮量、彈簧的長度。,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,點與面接觸,點與點接觸,均與切面垂直,彈力方向過球心,二、力的概念,3、彈力,強調(diào)：同一根輕繩上各處拉力等大。,繩對物體的拉力：沿繩指向收縮方向。,彈簧對物體的彈力的方向:,強調(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:兩個相對靜止的物體間的摩擦力。,產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；有壓力；有相對運動趨勢。,方向：與物體相對運動趨勢的方向相反。,大?。悍秶? f fm ，fm最大靜摩擦力,靜摩擦力的大小與物體的運動狀態(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: 運動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動方向相同。,物體和傳送帶一起向上勻速運動,啟動時：靜摩擦力向前,剎車時：靜摩擦力向后,二、力的概念,5、滑動摩擦力,滑動摩擦力:兩個相對運動的物體間的摩擦力。,產(chǎn)生條件：接觸面粗糙；有壓力；有相對運動,方向：與物體相對運動的方向相反。,大小：f=N; 是動摩擦因數(shù)、N是壓力,注意： 靜止的物體也可以受滑動摩擦力,物體受滑動摩擦力的方向可以和它的運動方向相同?；瑒幽Σ亮梢允莿恿σ部梢允亲枇?。,二、力的概念,5、滑動摩擦力,例如:,地面光滑,V1V2時,V1V2時,三、力的運算,1、合力與分力,一個力，如果它產(chǎn)生的效果跟幾個力共同作用所產(chǎn)生的效果相同，這個力就叫那幾個力的合力，那幾個力就叫這個力的分力。,合力與分力是等效替代關(guān)系,2、力的運算,力的平行四邊形定則：求互成角度的兩個力的合力，可以用表示這兩個力的線段為鄰邊做平行四邊形，這兩個鄰邊之間的對角線就表示合力的大小和方向。,三、力的運算,力的三角形定則,如圖：,三、力的運算,力的正交分解法：建互相垂直的坐標系，先把不在坐標軸上的力分解到坐標軸上，對兩個坐標軸上的力分別求和，最后再求兩個坐標軸上的合力。,三、力的運算,3、兩個已知力的合力,它們的合力隨兩個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、小于等于任一個分力。,一個已知力分解為確定解的幾種情況：,已知合力和兩個分力的方向,三、力的運算,4、力的分解：,已知合力和一個分力的大小和方向，求另一個分力的大小方向。,已知合力和一個分力的大小和另一個分力的方向，求這個分力大小和另一個分力的方向,設合力為F，分力F1與F方向的夾角為，分力F2大小已知,當F2=Fsin 時,此時F1=Fcos ，F(xiàn)2為最小值,三、力的運算,當FF2Fsin 時,F1和F2都有兩個解,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F2Fsin 時，不能做這樣的分解，無法構(gòu)成平行四邊形,三、力的運算,當F2F時有唯一的解,四、物體的平衡,1、平衡狀態(tài):把物體處于靜止狀態(tài)、勻速 直線運動狀態(tài)叫做平衡狀態(tài)。,2、共點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：物體只受三個力而處于平衡狀態(tài)時，其中任意兩個力的合力必與第三個力等大反向。,常用的數(shù)學方法：,直角三角形的邊角關(guān)系、相似三角形對應邊成比例、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，且系一細繩，細繩跨過桿頂A處的光滑小滑輪，用力F拉住，如圖?，F(xiàn)將細繩緩慢往左拉，使桿BO與桿AO的夾角逐漸減小。則在此過程中，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：建立坐標系時，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,通常在分析外力對系統(tǒng)作用時用整體法，在分析系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用時用隔離法。,原則：連接體問題，應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。繩子端點A、B的切線方向與豎直方向夾角均為。 求：繩子端點和最低 點受到的拉力分別為 多大？,四、物體