理學(xué)高中物理競(jìng)賽靜力學(xué)培訓(xùn)課件

[理學(xué)]高中物理競(jìng)賽靜力學(xué)培訓(xùn)課件[理學(xué)]高中物理競(jìng)賽靜力學(xué)培訓(xùn)課件[理學(xué)]高中物理競(jìng)賽靜力學(xué)培訓(xùn)課件一、力：（一）力的種類1、重力：地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生；大小為mg，實(shí)質(zhì)為地球引力的分力。等效作用點(diǎn)叫重心。（1）規(guī)則形狀密度均勻物體：重心在幾何中心。（2）不規(guī)則形狀物體：懸掛法，分割法。2021/4/132注：重力一般在近地表面，小范圍運(yùn)動(dòng)時(shí)使用。遠(yuǎn)地、大范圍運(yùn)動(dòng)用萬有引力。區(qū)別及聯(lián)系圖2021/4/1332、彈力（作用點(diǎn)在接觸點(diǎn)或接觸面上）（1）支持力及壓力：總垂直接觸面，指向被支持或被壓物體。（2）繩的拉力：總沿繩方向，指向繩收縮方向?？偅翰徽摻佑|面是靜止還是運(yùn)動(dòng)，受力方向都如此。例：（3）桿的彈力：沿桿或垂直桿都有可能。2021/4/134（4）彈簧彈力：胡克定律F=kx兩彈簧串聯(lián)：兩彈簧并聯(lián)：K=k1+k2k1k2k1k2兩種典型彈簧系統(tǒng)實(shí)質(zhì)：F為使彈簧系統(tǒng)產(chǎn)生形變的力、也可以認(rèn)為是彈簧系統(tǒng)形變產(chǎn)生的彈力，x為彈簧系統(tǒng)的形變量。2021/4/1353、摩擦力靜摩擦力：取決于相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)滑動(dòng)摩擦力：取決于m、NNfFqq稱為摩擦角摩擦力方向：總沿接觸面及相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反。2021/4/136例1、畫出下圖中靜止物體A的受力示意圖，球面均光滑AAAA2021/4/137例1：P51。2021/4/138例2：在粗糙地面放置質(zhì)量為m的物體，物體及地面的動(dòng)摩擦因數(shù)位m，要使物體在地面勻速滑行，需對(duì)物體施加一個(gè)外力，試求該外力最小為多少？方向如何？2021/4/139例2：在粗糙地面放置質(zhì)量為m的物體，物體及地面的動(dòng)摩擦因數(shù)位m，要使物體在地面勻速滑行，需對(duì)物體施加一個(gè)外力，試求該外力最小為多少？方向如何？FGNfqqFGF’F’q2021/4/1310例3：有兩個(gè)輕彈簧，勁度系數(shù)分別為k1、k2，如圖所示連接，并在下面懸掛一重物G，滑輪質(zhì)量不計(jì)，試求：（1）兩個(gè)彈簧的伸長(zhǎng)量分別為多少？（2）滑輪比未掛G時(shí)下降的距離為？（3）若把滑輪和兩個(gè)彈簧組成的系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)為？2021/4/1311TT2021/4/1312（二）力的作用效果所有的力都可以實(shí)現(xiàn)相同的作用效果，即：可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，或改變物體的形狀。2021/4/1313二、力矩：力和力臂的乘積OLFOFL’力臂：力的作用線到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離力矩單位：N·m，為矢量。順時(shí)針或逆時(shí)針方向。力矩的效果：決定物體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)2021/4/1314合力矩的計(jì)算：所有順時(shí)針力矩相加，減去所有逆時(shí)針力矩。若差值為正，說明合力矩為順時(shí)針方向；若差值為負(fù)，說明合力矩為逆時(shí)針方向；若為零，說明合力矩為零。合力矩為零：物體處于不轉(zhuǎn)動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。2021/4/1315例4、如圖所示，重球置于一光滑木板AB和光滑豎直墻壁之間，木板AB重力不計(jì)，可繞固定光滑鉸鏈A轉(zhuǎn)動(dòng)，在B端施一始終豎直向上的力F，使B端緩慢落下，直至AB成水平位置，這個(gè)過程中，分析力F的大小如何變化，力F的力矩M如何變化？FBA2021/4/1316FqGN1N2N2P101、L為桿長(zhǎng)，R為球半徑2021/4/1317例5、如圖所示，兩根均勻桿AB和CD，長(zhǎng)均為L(zhǎng)，重均為G，AB桿的A端用鉸鏈固定在墻上，其B端及CD桿的C端用鉸鏈連接在一起，使兩根桿均可在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)于桿上某點(diǎn)施一豎直向上的力，使AB桿和CD桿都保持水平，那么施力的作用點(diǎn)到A端的距離為多少？所施力的大小又為多少？FABCD2021/4/1318整體分析：G總

Fx對(duì)CD分析：FG3、解：距A2021/4/1319例6、有六個(gè)完全相同的剛性長(zhǎng)條薄片AiBi（i=1，2…6），其兩端下方各有一個(gè)小突起，薄片及突起的重力均可不計(jì)，現(xiàn)將六個(gè)薄片架在一只水平的碗口上，使每個(gè)薄片一端的小突起B(yǎng)i搭在碗口上，另一端的小突起Ai位于其下方薄片的正中，由正上方俯視如圖，若將一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)放在薄片A6B6上的一點(diǎn)，這一點(diǎn)及此薄片中點(diǎn)的距離等于它與小突起A6的距離，求薄片A6B6中點(diǎn)A1所受的壓力2021/4/1320N設(shè)A1壓力為N2N4N8N16N32NA4A1A3A5A2A64、解：2021/4/1321再見2021/4/1322第一章靜力學(xué)第二講物體的平衡2021/4/1323一、平衡1.定義：物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)叫平衡態(tài)2.條件：合力為零，合力矩為零2021/4/1324⑴合力為零：①在任意方向合力都為零；②這些力首尾相連可構(gòu)成封閉多邊形。③其中任意一個(gè)力的大小都等于剩余力的合力，方向及其相反。2021/4/1325⑵合力據(jù)為零：順時(shí)針力矩之和及逆時(shí)針力矩之和相等，計(jì)算過程中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸可自由選擇。三個(gè)力匯交原理：合力為零所以可構(gòu)成三角形，合力矩為零所以共點(diǎn)。2021/4/1326例1：如圖所示，橫桿質(zhì)量為m，繩AB一端固定在墻上，另一端及橫桿連接，桿的左端通過鉸鏈與墻壁連接，橫桿水平放置，繩AB與桿的夾角為45度，求：鉸鏈對(duì)桿的作用力大小和方向？AB4502021/4/1327AB450mgFN1N2對(duì)桿：及水平方向成450角向上2021/4/1328AB450mgFNmgFN2021/4/1329例2：P115，8相關(guān)典型題型：P116，7P16

例4P1911，13，142021/4/1330q2021/4/1331qW0FNf不滑條件：方法1：2021/4/1332qW0NfFGx條件：2021/4/1333即：要使所有的G都成立的條件是：x大于等于表達(dá)式的最大值。即為P點(diǎn)到A點(diǎn)的距離。2021/4/1334qfx方法22021/4/13352021/4/1336NNffGNfGN’f’對(duì)A對(duì)B2021/4/1337二、平衡的種類㈠穩(wěn)定平衡：當(dāng)物體稍稍偏離平衡位置，有一個(gè)力或力矩使之回到平衡位置，這樣的平衡叫做穩(wěn)定平衡。2021/4/1338㈡不穩(wěn)定平衡：當(dāng)物體稍稍偏離平衡位置，它所受的力或力矩使它的偏離繼續(xù)增大，這樣的平衡叫做不穩(wěn)定平衡。2021/4/1339㈢隨遇平衡：物體偏離平衡位置時(shí)，受力或力矩不發(fā)生變化，能在新的位置再次平衡叫做隨遇平衡。2021/4/1340假設(shè)法：假設(shè)物體有微小偏離，分析其受力情況，或力矩情況，看受力或力矩是否滿足各種平衡種類，依次來判斷。研究方法：2021/4/1341例：P255，P2682021/4/1342ab2021/4/1343ab因偏離為小角度：不翻倒的條件是重力在支點(diǎn)左側(cè)，即a>b5.解2021/4/13448.解：GF設(shè)桿的橫截面積為S。桿開始偏移的條件：浮力力矩大于等于重力力矩：2021/4/1345典型問題：題型1：共點(diǎn)力平衡、三力匯交練習(xí)1、（三力匯交）如圖1所示，一根重8牛頓的均質(zhì)直棒AB，其A端用懸線懸掛在O點(diǎn)，現(xiàn)用F=6牛頓的水平恒力作用于B端，當(dāng)達(dá)到靜止平衡后，試求：（1）懸繩及豎直方向的夾角a；（2）直棒與水平方向的夾角b。2021/4/1346題型2、有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡、鉸鏈連接問題練習(xí)2、一根細(xì)棒AB，A端用鉸鏈及天花板相連，B端用鉸鏈與另一細(xì)棒BC相連，二棒長(zhǎng)度相等，限于在圖示的豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，且不計(jì)鉸鏈處的摩擦。當(dāng)在C端加一個(gè)適當(dāng)?shù)耐饬ΓㄅcAB、BC在一個(gè)平面內(nèi)）可使二棒靜止在圖示的位置，即二棒相互垂直，且C端在A端的正下方。求：當(dāng)AB棒質(zhì)量為m1，BC棒質(zhì)量為m2，此外力的大小和方向。2021/4/1347a為力F及豎直方向的夾角2021/4/1348題型３：依靠摩擦約束的問題、極值問題練習(xí)3、（摩擦約束）三個(gè)直徑和重力都相同的圓木柱垛在一起，如圖所示，問：圓木柱之間摩擦因數(shù)m最小為何值時(shí)，它們才不會(huì)滾散？（設(shè)圓木柱及地面的摩擦系數(shù)與圓木柱之間的摩擦系數(shù)相同）2021/4/1349題型4：微元法（取極小質(zhì)量，對(duì)其受力分析，列平衡方程）練習(xí)4、如圖所示，將一長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m且分布均勻的鏈條套在表面光滑的圓錐上，當(dāng)鏈條靜止時(shí)，其張力為T，求圓錐頂角a？2021/4/1350題型5：能量角度研究繩的拉力練習(xí)5、如圖所示，在一個(gè)置于水平面上的表面光滑的半徑為R的半圓柱面上，置有一條長(zhǎng)pR的均勻鏈條，鏈條的質(zhì)量為m，其兩端剛好分別及兩側(cè)的水