平衡概念 三種性質(zhì)的力

平衡概念三種性質(zhì)的力第1頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、力的概念：力是物體對(duì)物體的作用（1）力不能離開物體而獨(dú)立存在，有力就一定有“施力”和“受力”兩個(gè)物體。二者缺一不可。（2）力的作用是相互的(作用力和反作用力)（3）力的作用效果：①形變；②改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，產(chǎn)生加速度（4）力的圖示和力的示意圖（表示出三要素）（5）力的分類：可以按性質(zhì)分，也可以按效果分。（5）矢量性：力有大小、方向且符合平行四邊形定則第2頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一一、力的概念：力的分類1．按性質(zhì)分重力（萬(wàn)有引力）、彈力、摩擦力、分子力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力……2．按效果分壓力、支持力、拉力、動(dòng)力、阻力、向心力、回復(fù)力……3．按產(chǎn)生條件分場(chǎng)力（非接觸力）、接觸力。第3頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一二、重力：

由于地球的吸引而使物體受到的力

（1）方向；總是豎直向下（2）大?。篏＝mg（g隨高度增加而減小，隨緯度增大而增大）注意：重力是萬(wàn)有引力的一個(gè)分力，另一個(gè)分力提供物體隨地球自轉(zhuǎn)所需的向心力，在兩極處重力等于萬(wàn)有引力。由于重力遠(yuǎn)大于向心力，一般情況下近似認(rèn)為重力等于萬(wàn)有引力。第4頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一（3）重心：重力的等效作用點(diǎn)。重心的位置與物體的形狀及質(zhì)量的分布有關(guān)。重心不一定在物體上。質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的物體，重心在幾何中心上．薄板類物體的重心可用懸掛法確定。（變質(zhì)量問(wèn)題或某些力矩、功能問(wèn)題中可根據(jù)重心位置的變化求解）二、重力：

第5頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【例題1】確定圖（1）均勻物體的重心。【練習(xí)1】確定圖（2）中質(zhì)量分布均勻的直角尺的重心位置。二、重力：

第6頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【例題2】如圖，原來(lái)平放在地上的長(zhǎng)為L(zhǎng)的均勻鐵鏈，從中央提起h高度（h>L/2）時(shí)，鐵鏈的重心位置變化？【練習(xí)2】把一個(gè)邊長(zhǎng)為a的均勻正方形翻轉(zhuǎn)，重心高度變化的最大值？二、重力：

F第7頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【練習(xí)3】一個(gè)2米的運(yùn)動(dòng)員背躍式跳高，跳過(guò)2米10的橫桿，運(yùn)動(dòng)員重心上升的高度？【例題3】圖中已知斜面的傾角為θ，且tgθ＜μ,為使物體不從斜面上翻倒，均勻長(zhǎng)方體的邊長(zhǎng)之比至少為多少？二、重力：

G第8頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一【練習(xí)4】如圖所示，一個(gè)半徑R、質(zhì)量m的均勻薄圓盤處在豎直方向上，可繞過(guò)其圓心O的水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)在其右側(cè)挖去圓心與轉(zhuǎn)軸O等高、直徑為R的一個(gè)圓，然后從圖示位置將其靜止釋放，則剩余部分

（填“能”或“不能”）繞O點(diǎn)作360°轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中具有的最大動(dòng)能為

。二、重力：

O第9頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力1．彈力的產(chǎn)生條件彈力的產(chǎn)生條件是兩個(gè)物體直接接觸，并發(fā)生彈性形變。(接觸不一定有彈力)2．彈力的方向：指向使物體恢復(fù)原狀的方向。⑴壓力、支持力的方向總是垂直于接觸面。⑵繩對(duì)物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。⑶桿對(duì)物體的彈力不一定沿桿的方向。如果輕直桿只有兩個(gè)端點(diǎn)受力而處于平衡狀態(tài)，則輕桿兩端對(duì)物體的彈力的方向一定沿桿的方向。第10頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力3．彈力的大小與形變量及物體的材料有關(guān)。

F=kx（胡克定律）

k：勁度系數(shù)（與材料、粗細(xì)、長(zhǎng)短等有關(guān)）

x：形變量（伸長(zhǎng)或縮短的長(zhǎng)度）彈力的大小，一般情況下根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)計(jì)算；彈簧等在彈性限度內(nèi)，根據(jù)胡克定律來(lái)計(jì)算。第11頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力【例題1】試畫出下列各圖中球所受到的彈力（接觸面光滑，小球靜止）分析物體是否受到彈力作用，看所研究的物體周圍，凡與該物體接觸的其他物體和它之間有沒有相對(duì)擠壓、與它相連的繩子有沒有被拉伸。GNN1N2NF第12頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力【例題2】畫出下列各圖中物體所受壓力、支持力的方向AB畫彈力時(shí)，若面和面或點(diǎn)和面接觸，彈力垂直于接觸面；若點(diǎn)和點(diǎn)接觸，彈力垂直于切線。第13頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力繩的拉力方向同一根輕質(zhì)繩子，兩端受力相等，方向相反。A第14頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力【練習(xí)1】在下列各種情況中，物體對(duì)支持面的壓力與作用力Ｆ無(wú)關(guān)的應(yīng)是圖（）；物體對(duì)支持面的壓力與物體重力無(wú)關(guān)的應(yīng)是圖（）；物體對(duì)支持面的壓力大小等于Ｆ的應(yīng)是圖（）FFFF（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）FF（ｅ）（ｆ）cdff第15頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力【例題3】如圖所示，光滑但質(zhì)量分布不均勻的小球的球心在O點(diǎn)，重心在P點(diǎn)，靜止在豎直墻和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。F2F1APOB第16頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一AB三、彈力【練習(xí)2】如圖所示，重力不可忽略的均勻桿被細(xì)繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力【練習(xí)3】圖中AC為豎直墻面，AB為均勻橫梁，其重為G，處于水平位置。BC為支持橫梁的輕桿，A、B、C三處均用鉸鏈連接。試畫出橫梁B端所受彈力的方向。F1ABCF2F2F1第17頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一三、彈力【例題4】?jī)奢p質(zhì)彈簧，ka=1×103N/m,kb=2×103N/m，原長(zhǎng)分別為L(zhǎng)a=6cm，Lb=4cm，下端掛一重物G=10N，平衡時(shí)求兩彈簧彈力及兩彈簧的長(zhǎng)度?！揪毩?xí)4】在一條彈簧的兩端，各有9N的外力向外拉伸，彈簧伸長(zhǎng)了6cm，要使它再伸長(zhǎng)4cm，彈簧兩端外力應(yīng)為多少牛？勁度系數(shù)為多少？abG彈簧讀數(shù)表示一端受力第18頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力1．摩擦力產(chǎn)生條件摩擦力的產(chǎn)生條件為：兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)。這四個(gè)條件缺一不可。兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。（沒有彈力不可能有摩擦力）在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力。第19頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力2．滑動(dòng)摩擦力大小

⑴概念：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)時(shí)，兩個(gè)物體接觸面間產(chǎn)生的阻礙它們相對(duì)滑動(dòng)的力叫滑動(dòng)摩擦力。⑵只有滑動(dòng)摩擦力才能用公式F=μFN，μ：滑動(dòng)摩擦因素，取決于兩個(gè)接觸面的材料性質(zhì)和粗糙程度。FN：表示正壓力，即物體受到接觸面支持力的反作用力，不一定等于重力G。第20頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題1】如圖所示，用跟水平方向成α角的推力F推重量為G的木塊沿天花板向右運(yùn)動(dòng)，木塊和天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，求木塊所受的摩擦力大小。αGF1F2

fGαFNf=μ(Fsinα-G)第21頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【練習(xí)1】F拉著木板在水平地面上運(yùn)動(dòng)，求桿與地面間受力情況。桿可能相對(duì)地面靜止，但也能受到滑動(dòng)摩擦力作用，故靜止的物體有可能受滑動(dòng)摩擦力。F第22頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力3．靜摩擦力大小（1）概念：物體接觸面間產(chǎn)生的阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。（相對(duì)接觸面）（2）必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動(dòng)摩擦定律F=μFN計(jì)算，只有當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，其最大值一般可認(rèn)為等于滑動(dòng)摩擦力，既Fm=μFN（3）靜摩擦力的大小要根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況共同確定，其可能的取值范圍是

0＜Ff≤Fm第23頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力（4）最大靜摩擦力：兩物體接觸面之間的靜摩擦力大小是隨要使它們發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的外力的大小而改變，在一定的壓力下靜摩擦力存在一個(gè)最大值——最大靜摩擦力。Ff靜f靜隨外力F的增加而增加θmGNfθ最大，f隨Gsinθ的增大而增大故靜摩擦力隨使它發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力的變化而變化第24頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題2】物體受F1=10N、F2=3N作用而靜止，求撤去F1或F2后物體受力情況分析?！揪毩?xí)2】如圖所示，A、B為兩個(gè)相同木塊，A、B間最大靜摩擦力Fm=5N，水平面光滑。拉力F至少多大，A、B才會(huì)相對(duì)滑動(dòng)？F1F2FABF=10N第25頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題3】下列各題中都是幾個(gè)物體迭放在一起，物體均靜止，試分析它們各接觸面間相互作用的摩擦力的大小和方向，（1）三個(gè)長(zhǎng)方體木塊迭放在水平桌面上，在中間和下面的木塊上分別加水平向右和水平向左的大小均為F的力，如圖甲所示，（2）兩塊重均為G的長(zhǎng)方體木塊用兩塊豎直的平板夾住，板兩側(cè)均加以大小為F的水平力，如圖乙所示。思考：若（1）中作用在B上向右的力為2F，作用在C上向左的力為F，則結(jié)果如何?第26頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【練習(xí)3】如圖所示，在兩塊相同的豎直木板之間，有質(zhì)量均為m的四塊完全相同的磚，用兩個(gè)同樣大小的水平力壓木板，使磚靜止不動(dòng)。求：（1）木板對(duì)第1塊磚和第4塊磚的摩擦力各多大？（2）第2塊磚和第3塊磚之間的摩擦力？（3）第3塊磚和第4塊磚之間的摩擦力？變形：若4塊磚只是右邊受到水平力作用緊壓在墻上靜止，如圖所示，則各接觸面間的摩擦力有何變化？第27頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力4．摩擦力方向⑴摩擦力方向和物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)（或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)）的方向相反。⑵摩擦力的方向和物體的運(yùn)動(dòng)方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相同（作為動(dòng)力），可能和物體運(yùn)動(dòng)方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力）。在特殊情況下，可能成任意角度。第28頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題4】自動(dòng)扶梯上物體A受力情況分析?！揪毩?xí)4】車子向左勻速、加速運(yùn)動(dòng)，A球受力。

AA（向右運(yùn)動(dòng)呢）說(shuō)明：桿對(duì)球的作用力包括桿的拉力或支撐力及摩擦力的合力。第29頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題5】分析下列各題中物體A所受靜摩擦力的方向：（1）物體A與傾角為的傳送帶一起向下勻速運(yùn)動(dòng)，如圖甲所示。（2）物體A被斜向上的力F壓在豎直墻上而靜止，如圖乙所示。

（若傳送帶勻速上升，則摩擦力如何）靜摩擦力的方向與物體是否運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向如何無(wú)關(guān)，只與物體相對(duì)接觸面的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有關(guān)。第30頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【練習(xí)5】下列各題中傳送帶均沿圖示方向勻速傳動(dòng)，試分析物體所受摩擦力的情況。（1）將物體輕輕放在水平傳送帶的左端，如圖甲所示，（2）將物體輕輕放在傾斜傳送帶的上端，如圖乙所示。第31頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期一四、摩擦力【例題6】（2005上海）對(duì)如圖所示的皮帶傳動(dòng)裝置，下列說(shuō)法中正確的是（）（A）A輪帶動(dòng)B輪沿逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)（B