第二章力和力矩

2016.09第二章力和力矩2024/1/2413:09:321第二章力和力矩2.1力重力2.2彈力摩擦力2.3共點力的合成2.4力的分解2.5力矩2024/1/2413:09:3222.1力重力任務(wù)目標(biāo)知道力的概念、力的圖示以及力的種類掌握物體的重心及重心在工程技術(shù)上的意義掌握物體的重心與其穩(wěn)定性及其在工程技術(shù)上的應(yīng)用2024/1/2413:09:323能力目標(biāo)：1、能分清受力物體和實力物體2、能正確地畫出力的圖示與力的示意圖3、能確定物體的重心，并能計算重力的大小學(xué)習(xí)方法：1、結(jié)合生活中的例子分析題目2、理論與實際相結(jié)合，立足于工程技術(shù)2024/1/2413:09:324一、力1.力的概念力是物體之間的相互作用。力的基本結(jié)論？2024/1/2413:09:325潮汐地球和月球的相互作用2024/1/2413:09:3262、力作用的效果使物體發(fā)生哪些變化？2024/1/2413:09:327物體運動狀態(tài)的變化指的什么？2024/1/2413:09:3283、力的三要素內(nèi)容力的圖示力的種類？是什么？如何表示？有哪些力？2024/1/2413:09:329按力的性質(zhì)分重力、彈力和摩擦力按力的作用效果分拉力、壓力、支持力、動力、阻力等2024/1/2413:09:3210二、重力1、重力如何產(chǎn)生的？方向？大?。繙y量工具？質(zhì)量與重量的關(guān)系？2024/1/2413:09:32112.重心地球?qū)ξ矬w的重力作用在物體的各個部分。從效果上看，我們通常認為整個物體受到的重力作用在一個點上，這個點叫做物體的重心。2024/1/2413:09:3212物體重心的確定？規(guī)則物體不規(guī)則的物體重心在工程技術(shù)上的意義？2024/1/2413:09:3213工程技術(shù)上物體的重心與穩(wěn)定性的關(guān)系？作業(yè)分析P29—2、32024/1/2413:09:3214你能完成的是P29第2題、第4題、2024/1/2413:09:32機電與汽車工程教學(xué)部152.2彈力摩擦力任務(wù)目標(biāo)1、知道彈力產(chǎn)生的原因2、掌握彈簧稱的制成原理3、知道摩擦力的利與弊以及他在工程上的應(yīng)用2024/1/2413:09:3216任務(wù)進行時一、彈力1、形變在力的作用下，物體的形狀或體積的改變叫做形變。2024/1/2413:09:32172、彈力發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對跟它接觸的物體要產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。例題一本書放在桌面上，試分析產(chǎn)生于書和桌面之間的彈力。2024/1/2413:09:3218例題

電線下方懸掛電燈，分析產(chǎn)生于電線和電燈之間的彈力繩的拉力指繩對所拉物體的彈力，方向沿著繩子背離所拉物體。2024/1/2413:09:3219彈簧秤的制成原理胡克定律2024/1/2413:09:3220二、摩擦力當(dāng)一個物體在另一個物體表面滑動時，要受另一個物體的阻礙，這種阻礙兩個物體間相對滑動的力叫做滑動摩擦力。1.滑動摩擦力2024/1/2413:09:3221滑動摩擦力的方向滑動摩擦力的大小？f=

N2024/1/2413:09:3222例題：鋼筋拉力器底座是用鑄鐵制成的，鑄鐵與地面間的動摩擦因數(shù)為0.30。要緩慢地移動一質(zhì)量為2.0×103kg的拉力器，需在水平方向?qū)ζ魇┘佣啻罄Γ繛榱耸×?，?yīng)采取什么辦法？工程技術(shù)上的應(yīng)用2024/1/2413:09:3223受力分析？采用的辦法？為了省力，可在車床底座下擱置一些圓木或鋼管，使車床在圓木或鋼管上滾動前進。2024/1/2413:09:3224看圖說話？2024/1/2413:09:32252.靜摩擦力靜摩擦實驗靜摩擦力當(dāng)一個物體相對于另一個物體有滑動趨勢，而沒有相對滑動時，這個物體將受到另一個物體的阻礙作用，這時產(chǎn)生的摩擦叫做靜摩擦。2024/1/2413:09:3226靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。最大靜摩擦力物體即將開始運動時，靜摩擦力達到最大值fmax

。靜摩擦力大小0≤f≤fmax2024/1/2413:09:3227靜摩擦應(yīng)用2024/1/2413:09:32282024/1/2413:09:3229汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力？2024/1/2413:09:32302024/1/2413:09:3231摩擦的利與弊？沒有摩擦的世界？作業(yè)分析P33

2024/1/2413:09:3232你能完成的是P33第3題、第4題2024/1/2413:09:32機電與汽車工程教學(xué)部33三、力的合成與分解一、力的合成二、力的分解2024/1/2413:09:3234任務(wù)目標(biāo)：1、從力的等效性理解合力與分力2、能正確運用里的平行四邊形法則解題3、會求幾個共點力的合力任務(wù)進行時……2024/1/2413:09:3235一、力的合成1、合力與分力從效果上看，用一個力F可代替兩個力F1和F2，力F叫做力F1和F2的合力，力F1和F2叫做力F的分力。2024/1/2413:09:3236受力？2024/1/2413:09:32372、力的合成求分力F1和F2的合力F叫做力的合成。3、共點力？2024/1/2413:09:32384、力的平行四邊形定則

如果用表示共點力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這兩個鄰邊之間的對角線表示出來。這叫做力的平行四邊形定則。2024/1/2413:09:3239把F1和F2合成為F余弦定理2024/1/2413:09:32402024/1/2413:09:3241二、共點力的平衡1、平衡狀態(tài)物體保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)2、條件？2024/1/2413:09:3242例題：力F1=30N，方向水平向右，力F2=40N，方向豎直向下，用作圖法求這兩個力的合力F的大小和方向。選擇某一標(biāo)度，如取10mm長的線段表示10N的力，作出力的平行四邊形，則表示F1的線段長30mm，表示F2的線段長40mm。

用刻度尺量得表示合力F的對角線長為50mm，所以合力的大小F=10×50/10=50N。

用角度尺量得合力F與力F1的夾角為53

。2024/1/2413:09:3243三、同一直線上的矢量合成當(dāng)幾個矢量處在一條直線上，可以設(shè)定一個正方向，用正號或負號來表示矢量的方向：矢量方向與正方向相同時取正值，矢量方向與正方向相反時取負值。方法;2024/1/2413:09:3244示例F1=2N，F(xiàn)2=3N，F(xiàn)3=4N2024/1/2413:09:32452024/1/2413:09:3246相信你能行P37—38第2題、第3題、第4題任務(wù)目標(biāo)：1、能把一個已知力分解成兩個力2、掌握正交分解法3、能用數(shù)學(xué)方法解決工程技術(shù)上簡單的問題任務(wù)進行時……2024/1/2413:09:32472.4力的分解1、力的分解（1）分力與合力從效果上看，兩個力F1和F2可代替一個力F，力F1和F2叫做拉力F的分力P17圖（2）力的分解求一個已知力的分力叫做力的分解482、用平行四邊形定則進行力的分解把表示已知力的線段作為平行四邊形的對角線，作平行四邊形，與對角線相鄰的兩條邊就用來表示兩個分力。2024/1/2413:09:3249從上圖可以知道，如果沒有其他限制，對于同一條對角線，可以做出無數(shù)

個不同的平行四邊形。把一個已知力分解成一對確定的分力必須具備如下的條件：已知兩個分力的方向或者已知一個分力的大小和方向2024/1/2413:09:32503、正交分解把一個已知力沿兩個相互垂直的方向分解如圖示，把重力G按相互垂直的方向分解成F1和F2。2024/1/2413:09:3251例題走鋼絲是我國傳統(tǒng)的雜技項目。設(shè)運動員體重為G，當(dāng)他走到鋼絲繩的中間時，鋼絲繩成170°的角度。求這時鋼絲繩所受的拉力2024/1/2413:09:3252解將重力左右兩側(cè)鋼絲繩的方向分解，用作圖法畫出力沿著的平行四邊形。測量發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩上的拉力大約是運動員體重的6倍?？梢姡摻z繩上的拉力比運動員體重大得多。為了運動員的安全，必須使鋼絲繩具有足夠的強度。WF1F22024/1/2413:09:32532024/1/2413:09:3254你也能做到的是P41第2題、第3題2、5力矩和力偶要求能正確找出力臂知道力矩，會計算力矩掌握力矩平衡以及在工程上的應(yīng)用2024/1/2413:09:3255一、力矩1.轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動平衡

有固定轉(zhuǎn)動軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動，我們稱這個物體處于轉(zhuǎn)動平衡狀態(tài)。2024/1/2413:09:3256（1）力臂力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離，即從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的垂直距離，叫做力臂。（2）力矩力F和力臂L的乘積叫做力對轉(zhuǎn)動軸的力矩。M=FL力矩的單位是牛米，符號是N·m。

力對物體的轉(zhuǎn)動作用決定于力矩的大小，力矩越大，力對物體的轉(zhuǎn)動作用越大。2024/1/2413:09:32573.力矩的平衡（1）力矩平衡如果這兩個力矩大小相等，使物體保持轉(zhuǎn)動平衡，這就是力矩平衡。（2）力矩平衡條件表述1物體轉(zhuǎn)動平衡時，物體上向順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和等于使圓盤向逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩之和，即M1+M2=M3。表述2如果規(guī)定使物體向逆時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為正力矩，使物體向順時針方向轉(zhuǎn)動的力矩為負力矩，則物體轉(zhuǎn)動平衡時，力矩的代數(shù)和等于零。即M1+M2+M3+…=0或者M合=02024/1/2413:09:32584.力矩平衡條件的應(yīng)用例題如圖所示，質(zhì)量均勻的桿BO可繞B軸轉(zhuǎn)動，桿BO重力G1=100N。鋼繩AO與橫梁的夾角θ=30°，在桿BO的端點O處掛一重力為G2=600N的重物，為使水平橫梁安全平衡，求鋼繩抗斷拉力應(yīng)不小于多少牛？2024/1/2413:09:3259解取橫梁BO為研究對象，由力矩平衡的條件可得由F=G2，代入上式可得由此得可見，鋼繩的抗斷拉力不能小于1300N。2024/1/2413:09:3260二、力偶1.什么是力偶

工程上