《力物体的平衡》PPT课件.ppt

第二章 力、物体的平衡,北京市第五中学,一、知识框架,物体的平衡,力的概念,力的运算,（牛顿第三定律）,合成法,重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等,正交分解法,平衡状态,有固定转动轴的平衡,受力分析,不研究,力的分类,共点力的平衡,力的平行四边形定则,二、力的概念,1、力：力是物体间的相互作用。,特点： 力离不开施力物体和受力物体。 力总是成对出现。,力的位移积累效果是使物体动能变化,力的瞬时效果是产生加速度。,力的时间积累效果是使物体的动量变化。,力的效果： 使物体发生形变。,二、力的概念, 力的单位：牛顿、N ， 1N=1kgm/s2, 力的测量：测力计、弹簧秤, 力的表示：,力的图示：用一根带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点。,力的示意图：用一根带箭头的线段表示力的方向和作用点。,力的分类：,力按性质分：,重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等,二、力的概念,力的分类：,动力、阻力、合力、分力、拉力、压力等,力按效果分：,力按是否 接触分：,接触力：弹力、摩擦力,非接触力：重力、电场力、 磁场力,二、力的概念,2、重力,重力的产生：由于地球的吸引而产生。,重力的大小：G=mg。,重力的本质是物体和地球间的万有引力。,在地球表面附近，g=9.8m/s2,严格地看：从赤道到北极，重力加速度增大。离地面越高的地方，g越小。,重力加速度的决定式：,二、力的概念,2、重力,重力的方向：竖直向下,基本上都是指向地心的,重心：重力的作用点,物体的各部分都受重力,物体上某一点受重力,重心,二、力的概念,3、弹力,弹力的产生条件：直接接触、弹性形变。,非弹簧类：应用平衡条件或动力学规律求解。,弹力的大小：,公式的使用条件：弹簧在弹性限度内。,弹簧类：F=Kx,分清：原长、形变量、伸长量、压缩量、弹簧的长度。,K是弹簧的劲度系数，由弹簧本身决定。,二、力的概念,3、弹力,弹力的方向：物体受弹力的方向与自身形变的方向相同。,有接触面：,面与面接触,点与面接触,点与点接触,均与切面垂直,弹力方向过球心,二、力的概念,3、弹力,强调：同一根轻绳上各处拉力等大。,绳对物体的拉力：沿绳指向收缩方向。,弹簧对物体的弹力的方向:,强调：同一轻弹簧上两端的力等大；,弹簧上的力不能突变。,二、力的概念,3、弹力,例如：,轻杆对固定其端物体的弹力：不一定沿杆，可以向任意方向。,轻杆的一端用铰链连接，另一端对固定其端物体的弹力：一定沿杆，可以是压力或支持力。,竖直向上,铰链,沿杆斜向上,杆的一端插在墙内,二、力的概念,4、静摩擦力,静摩擦力的大小:由平衡条件或牛顿定律确定,静摩擦力:两个相对静止的物体间的摩擦力。,产生条件：接触面粗糙；有压力；有相对运动趋势。,方向：与物体相对运动趋势的方向相反。,大小：范围：0 f fm ，fm最大静摩擦力,静摩擦力的大小与物体的运动状态和其它受力情况有关。,二、力的概念,4、静摩擦力,相对静止的物体间可能有静摩擦力，也可能没有静摩擦力。,注意: 运动的物体也可以受静摩擦力。,物体受静摩擦力的方向可以和它的运动方向相同。,物体和传送带一起向上匀速运动,启动时：静摩擦力向前,刹车时：静摩擦力向后,二、力的概念,5、滑动摩擦力,滑动摩擦力:两个相对运动的物体间的摩擦力。,产生条件：接触面粗糙；有压力；有相对运动,方向：与物体相对运动的方向相反。,大小：f=N; 是动摩擦因数、N是压力,注意： 静止的物体也可以受滑动摩擦力,物体受滑动摩擦力的方向可以和它的运动方向相同。滑动摩擦力可以是动力也可以是阻力。,二、力的概念,5、滑动摩擦力,例如:,地面光滑,V1V2时,V1V2时,三、力的运算,1、合力与分力,一个力，如果它产生的效果跟几个力共同作用所产生的效果相同，这个力就叫那几个力的合力，那几个力就叫这个力的分力。,合力与分力是等效替代关系,2、力的运算,力的平行四边形定则：求互成角度的两个力的合力，可以用表示这两个力的线段为邻边做平行四边形，这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。,三、力的运算,力的三角形定则,如图：,三、力的运算,力的正交分解法：建互相垂直的坐标系，先把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上，对两个坐标轴上的力分别求和，最后再求两个坐标轴上的合力。,三、力的运算,3、两个已知力的合力,它们的合力随两个力夹角的增大而减小。,合力的取值范围：|F1-F2|F合F1+F2,4、力的分解：遵从力的平行四边形定则,合力可以大于、小于等于任一个分力。,一个已知力分解为确定解的几种情况：,已知合力和两个分力的方向,三、力的运算,4、力的分解：,已知合力和一个分力的大小和方向，求另一个分力的大小方向。,已知合力和一个分力的大小和另一个分力的方向，求这个分力大小和另一个分力的方向,设合力为F，分力F1与F方向的夹角为，分力F2大小已知,当F2=Fsin 时,此时F1=Fcos ，F2为最小值,三、力的运算,当FF2Fsin 时,F1和F2都有两个解,这两种情况下F2大小相等方向不同，F1大小不等方向相同。,当F2Fsin 时，不能做这样的分解，无法构成平行四边形,三、力的运算,当F2F时有唯一的解,四、物体的平衡,1、平衡状态:把物体处于静止状态、匀速 直线运动状态叫做平衡状态。,2、共点力作用下物体的平衡条件：,3、平衡类题目的解题方法：,合成法：物体只受三个力而处于平衡状态时，其中任意两个力的合力必与第三个力等大反向。,常用的数学方法：,直角三角形的边角关系、相似三角形对应边成比例、正弦定理、余弦定理等,F合=0,四、物体的平衡,例题1、一轻杆BO，其O端用光滑铰链连接于固定竖直杆AO上，B端挂一重物，且系一细绳，细绳跨过杆顶A处的光滑小滑轮，用力F拉住，如图。现将细绳缓慢往左拉，使杆BO与杆AO的夹角逐渐减小。则在此过程中，拉力F及杆BO所受压力N的大小变化情况如何？,四、物体的平衡,解：分析B点受力,A,B,F,o,TA=F；T=G=FD, OABBDC,OA、OB均不变，压力N不变；AB减小，F减小,四、物体的平衡,正交分解法：,Fx合=0,Fy合=0,注意：建立坐标系时，要尽量减少力的分解，尤其是减少未知力的分解。,例题2：如图，质量为m，横截面为直角三角形的粗糙物块ABC，AB边靠在粗糙的竖直墙上。F是垂直于斜面BC的推力，使物块匀速下滑， 为已知。则摩擦力的大小为多少？,四、物体的平衡,解：分析物块受力,四、物体的平衡,N=Fcos,f+Fsin=mg,解得：f=mg-Fsin,四、物体的平衡,隔离法和整体法,通常在分析外力对系统作用时用整体法，在分析系统内各物体间相互作用时用隔离法。,原则：连接体问题，应先用整体法后用隔离法。,例题3：如图，一根匀质绳的质量为m，其两端固定在天花板上的A、B两点。绳子端点A、B的切线方向与竖直方向夹角均为。 求：绳子端点和最低 点受到的拉力分别为 多大？,四、物体