《力物体的平衡》PPT课件.ppt
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1、第一讲 力.物体的平衡,力的合成和分解与物体的平衡条件的应用,知识要点,一.力的概念二.常见的几种力三.力的合成和分解四.物体的平衡条件五.有固定转轴物体的平衡条件,一力的概念,1力是物体对物体的作用。2力的静力作用效果是使物体产生形变;力的动力作用效果是改变物体的运动状态。3力是矢量,力的大小、方向、作用点称为力的三要素。,二常见的几种力,1重力:由于地球的吸引作用在物体上的力。2弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。3摩擦力:物体相对与之接触的物体有相对运动或相对运动趋势时,受到接触物体阻碍它对接触物体相对运动或相对运动趋势的力。,1重力:由
2、于地球的吸引作用在物体上的力。,在不考虑地球自转影响的条件下,可以认为是地球对物体万有引力。式中g是地球表面处的重力加速度,G是万有引力恒量,M是地球的质量,R是地球的半径。,2弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。,(1)胡克定律:在弹性限度内,弹簧的弹力与弹簧的形变成正比。F=kx(2)由于在许多情况下物体的形变是不可测量的,弹力无法直接计算,所以一般是用平衡方程或动力学方程反推其大小。,弹力的方向,(1)压力、支持力的方向总是垂直于接触面指向放挤压或被支持的物体这里的接触面可以是平面,也可以是曲面(这种情况下压力和支持力垂直于曲面在该点的切
3、面)当一个物体的某一点跟另一物体的某一面间发生挤压时,压力和支持力的方向垂直于后一物体的表面(2)绳对物体的拉力方向总是沿着绳指向绳收缩的方向(3)弹簧对物体的弹力方向总是沿着弹簧的轴线指向弹簧恢复原长的方向(4)杆对物体的弹力方向不一定沿杆的方向如果轻秆只有杆上的两个点受力且处于平衡处态,则该轻杆在这两点对物体的弹力方向一定沿杆的方向(5)绳上任何一个横截面两边相互作用的拉力叫做“张力”轻绳任何一个横截面上的张力大小都等于绳的任意一端所受拉力的大小,3摩擦力:物体相对与之接触的物体有相对运动或相对运动趋势时,受到接触物体阻碍它对接触物体相对运动或相对运动趋势的力。,(1)滑动摩擦力:物体相对
4、与之接触的物体有相对运动时,受到接触物体阻碍它对接触物体相对运动的力。f=N 式中是滑动摩擦系数。,(2)静摩擦力:物体相对与之接触的物体有相对运动趋势时,受到接触物体阻碍它对接触物体相对运动趋势的力。,式中是静摩擦系数。由于式中给的是静摩擦力的取值范围,不能用于直接计算,所以一般是用平衡方程或动力学方程反推其大小。,摩擦力属于接触力,产生条件是(1)两物体直接接触;(2)两物体间发生挤压形变;(3)两物体间的接触面粗糙;(4)两物体间有相对运动或有相对运动趋势 这四个条件缺一不可 以上条件的(1)、(2)说明达两个物体间一定有弹力产生,所以两物体间有弹力是这两个物体间有摩擦力的必要条件(但不
5、是充分条件)在分析受力时,必须先分析弹力,再分析与其对应的摩擦力,1摩擦力的产生条件,滑动摩擦力的大小跟压力成正比,也就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比,表达式可写作f=N式中的N不一定等于物体的重力G,因比不能把此式写作f G 滑动摩擦力的方向跟接触面相切,并且跟物体的相对运动方向相反,特别要注意:是和相对运动方向相反,而不是和运动方向相反.,2.滑动摩擦力的大小和方向,静摩擦力的大小不能用fN计算静摩擦力也是一种被动力,其取值范围是从零到最大静摩擦力fm之间,即0f=fm确切的大小要根据物体的受力情况和运动情况,利用平衡条件或牛顿第二定律来计算.静摩接力的方向服接触面相切,并
6、且跟物体问相对运动趋势的方向相反特别耍注意:是和相对运动趋势的方向相反,而不是和运动方向相反在相对运动趋势的方向不明显时,可以根据物体的受力情况和运动情况、利用平衡条件或牛顿第二定律来确定,3静摩擦力的大小和方向,静摩擦力的最大值叫做最大静摩擦力两物体间的最大静摩擦力略大于它们间的滑动摩擦力在一般情况下,可以认为最大静摩擦力的大小等于滑动摩擦力的大小,最大静摩擦力应该理解为一个临界值用水平推力F推静止在水平面上的物体设物体和水平面间的最大静摩擦力为fm,为保持物体静止不动所能施加的最大推力是F fm;为使物体开始滑动所需施加的最小推力也是F fm.,例:当tg,则 f=mg cos,当 tg,
7、则 f=mg sin。,三力的合成和分解,合力与分力:如果一个力的作用效果与几个力的共同作效果相同,那么那一个力叫那几个力的合力,那几个力叫那一个力的分力。,1力的合成:已知分力求合力叫力的合成,力的合成遵守平行四边形法则。,公式法求解:,作图法求解:,例题 力F145N,方向水平向右。力F260N,方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。,解:用作图法求解。选择某一标度,例如用6mm长的线段表示15N的力,作出力的平行四边形,如图1-27所示,表示Fl的线段长18mm,表示力F2的线段长24mm。用刻度尺量得表示合力F的对角线长30mm,所以合力的大小F15N575N。用量角器量得合力
8、F与力F1的夹角为53o。,力的合成三角形作图法,2力的分解:已知合力求分力叫力的分解,力的分解遵守平行四边形法则。,(1)已知:合力的大小和方向,两个分力的方向,求:两个分力的大小。(2)已知:合力的大小和方向,一个分力的大小和方向,求:另一个分力的大小和方向。(3)已知:合力的大小和方向,一个分力的方向和另一个分力的大小,求:这个分力的大小和另一个分力的方向。(4)已知:合力的大小和方向,两个分力的大小,求:两个分力的方向。,(1)已知:合力的大小和方向,两个分力的方向,求:两个分力的大小。,(2)已知:合力的大小和方向,一个分力的大小和方向,求:另一个分力的大小和方向。,F万是合力,F向
9、心与F重是分力.,若角已知,则重力的方向和大小可求.,(3)已知:合力的大小和方向,一个分力的方向和另一个分力的大小,求:这个分力的大小和另一个分力的方向。,(4)已知:合力的大小和方向,两个分力的大小,求:两个分力的方向。,已知:F=Mg=5N,T1=m1g=3N,T2=m2g=4N.求:1=?2=?,3正交分解合成法,四物体的平衡条件,1物体受两个力的平衡条件:大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。,2物体受三个力的平衡条件:三力共点、三力共面、三个力矢量可围成一个封闭的三角形。,3物体受多个力的平衡条件:,五有固定转轴物体的平衡条件,1力臂:支点到力的作用线的距离d力矩:MFd2有固定
10、转轴物体的平衡条件:,典型例题,例题1 在长直木板上表面右端放有一铁块,现使木板右端由水平位置缓慢向上转动(即木板与水平面间的夹解变大),保持左端不动,则铁受到的摩擦力f随着变化的图像可能正确的是图中的,开始铁块保持不动,摩擦力为静摩擦力,f静=mg sin 由此可知,随着夹解的增大,摩擦力f按正弦规律增大 当增大到某值时,铁块开始滑动,摩擦力为滑动摩擦力,其值为fNmgcos,可知摩擦力f随的增大以余弦规律减小,当90时,其值减为零 故C图可能正确,应选C,分析和解答:,例题2,在一个光滑斜面a上,用一个可绕O点自由转动的光滑轻板b夹住一个质量为m的圆球,ab之间的夹角为,如图21所示当球保
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