技術物理上冊（第三版）2-1 力學習課件

2-1

力現(xiàn)象與思考力重力穩(wěn)定問題彈力摩擦力現(xiàn)象與思考

如圖2.1-1，人們跳得再高最終也還是離不開大地，撐桿跳高運動員能跳得很高，人們能捏住鋼筆寫字，能拿著工具工作，這是為什么呢？圖2.1-1

力是物體間的相互作用，是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化的原因。1.力的概念

一、力

只要有力發(fā)生，就一定有受力物體和施力物體。有時為了方便，只說物體受到了力，而沒有指明施力物體，但施力物體一定存在。2.力的三要素

力的大小、方向、作用點，如圖2.1-1F●F●圖2.1-1

3.力的圖示

力用帶箭頭的線段來表示。線段是按照一定比例(標度)畫出的，其長短表示力的大小，其指向表示力的方向，箭頭或箭尾表示力的作用點。10NFF圖2.1-2力的圖示和示意圖

4.力的作用效果（2）使物體發(fā)生形變。（1）改變物體的運動狀態(tài)。(物體作用效果視頻

)

注意：力的示意圖一般只在圖中畫出力的方向，表示物體在這個方向上受到了力就可以了，圖2.1-2。

二、重力由于地球的吸引而使物體受到的力叫做重力。1.重力的概念

重力的大小可以用彈簧秤測出。2.重力的大小

重力與質(zhì)量的關系是:G=mg

通常取g=9.8N/kgG圖2.1-3重力3.重力的方向豎直向下，如圖2.1-4。G

（1）地球上任何物體都受到地球的吸引力，即重力的作用。

（2）重力的方向不受其他作用力的影響，與運動狀態(tài)也沒有關系。

注意：G圖2.1-4重力方向

一個物體的各個部分都要受到重力的作用。為了方便起見，人們通常認為整個物體所受的重力作用在物體的一個點上，這個點稱為物體的重心。4.重心

（1）質(zhì)量分布均勻的物體，如果形狀又規(guī)則，它的重心就在其幾何中心上，圖2.1-５

。GG圖2.1-５

物體的重心

（2）質(zhì)量分布不均勻的物體，重心的位置除了與物體的形狀有關外，還跟物體的質(zhì)量分布有關，圖2.1-６

。GG圖2.1-６

物體的重心變化

例如，磚塊有三種不同的放置方式，其中平放的最穩(wěn)定，側(cè)放的次之，而豎放的最不穩(wěn)定，受到?jīng)_擊后容易翻倒，圖2.1-７。

三、穩(wěn)定問題

物體的重心越低，支撐面越大，物體的穩(wěn)定性就越強。

圖2.1-７

物體的重心變化

增大物體的穩(wěn)定程度有重要的實際意義。在工程技術中，為增強物體穩(wěn)定性，許多機器都是底部較重，并且較大；堆放貨物或為車船裝載時，要把重物放在底部，使重心降低；照相機和某些測量儀要安裝在三腳架上，以增大支撐面；高壓輸電線的鐵塔，工廠的煙囪等，都要做成往上逐漸縮小的形狀，也都是為了降低重心，且有較大的支撐面；在設計交通工具時，也要盡量降低重心。

1.彈力的概念四、彈力

例如動畫2.1-1

，用手拉長或壓縮彈簧，彈簧發(fā)生了形變；同時彈簧對手也有力的作用，這個力就是彈力。

在外力作用下彈性物體形變后所產(chǎn)生的恢復力稱為彈力，彈力的大小和物體的形變大小成正比。

動畫2.1-1

彈力

通常所說的壓力和支持力都是彈力。圖2.1-８

壓力的方向垂直于支持面而指向被壓的物體，支持力的方向垂直于支持面而指向被支持的物體。2.彈力的方向FN′FN圖2.1-８

壓力和支持力

通常所說的拉力也是彈力。繩的拉力是繩對所拉物體的彈力，方向總沿著繩而指向繩收縮的方向。

掛在電線下面的電燈，由于重力的作用而拉緊電線，使電燈和電線發(fā)生微小的形變。電燈由于發(fā)生微小的形變，而對電線產(chǎn)生豎直向下的彈力F1，這就是電燈對電線的拉力。圖2.1-9電線由于發(fā)生微小的形變對電燈產(chǎn)生豎直向上的彈力F2，這就是電線對電燈的拉力。F1F2圖2.1-９電線下的電燈

物體的彈性形變是有限的，超過了這個限度物體就不能恢復原狀，這個限度稱為彈性限度。

在彈性限度內(nèi)，彈簧彈力F的大小與彈簧伸長（或壓縮）的長度x

成正比。F=kx（1）彈性限度的概念3.胡克定律即（2）胡克定律的內(nèi)容及表達式

（1）k

稱為勁度系數(shù)，單位為N/m（牛每

米）。注意：

（2）k的值與彈簧的幾何形狀和材料有關。k是反映彈簧性質(zhì)的物理量，k越大，彈簧越難發(fā)生形變。

相互接觸的兩個物體發(fā)生相對運動時，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙相對運動的力，稱為滑動摩擦力。如動畫2.1-2五、摩擦力1.滑動摩擦力的概念動畫2.1-2摩擦力演示

注意：

不要把“物體的相對運動方向”與“物體的運動方向”等同起來，摩擦力可以作為動力，驅(qū)使物體運動，但必然阻礙物體間的相對運動。

滑動摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體的相對運動的方向相反，如圖2.1-102.滑動摩擦力的方向FFfv圖2.1-10滑動摩擦力的方向3.滑動摩擦力的大小

滑動摩擦力的大小除了與接觸面的粗糙程度有關外，還與哪些因素有關呢？看動畫2.1-2

動畫2.1-2影響摩擦力的因素演示表2.1-1幾種材料間的動摩擦因數(shù)材料鋼—鋼木—木鋼—冰木—冰木—金屬輪胎—路面動摩擦因數(shù)

0.25

0.30

0.02

0.030.20

0.71

實驗表明：滑動摩擦力Ff

的大小跟壓力FN

成正比。

其中μ叫做動摩擦因數(shù)，它的大小由相互接觸的兩個面的材料、表面粗糙程度和干燥程度決定，如表2.1-1。

例題

在東北的冬季伐木工作中，許多伐下的木料被裝在雪橇上，用馬拉著雪橇（圖2.1-11）在冰道上滑行，將木料運送出去。一個有鋼制滑板的雪橇，上面裝著木料，總重為4.9×10N。在水平的冰道上，馬要用多大的力，才能夠拉著雪橇勻速前進?4圖2.1-11馬拉著雪橇FGFN分析雪橇的受力，如圖所示解：。Ff

因為馬拉著雪橇勻速前進，所以

相互接觸的兩個物體存在相對運動趨勢時（圖2.1-11；圖2.1-12），在接觸面上會產(chǎn)生阻礙相對運動趨勢的力，這個力稱為靜摩擦力。

跟接觸面相切，并且跟物體相對運動趨勢的方向相反。4.靜摩擦力的概念5.靜摩擦力的方向圖2.1-11物體有向右運動的趨勢圖2.1-12物體有沿斜面向下運動的趨勢

隨著外力的增大，靜摩擦力也在逐漸增大，始終與外力保持平衡。當外力增大到某一數(shù)值時，物體開始滑動，這時的摩擦力稱為最大靜摩擦力。最大靜摩擦力略大于滑動摩擦力。6.靜摩擦力的大小7.靜摩擦力的應用

拿在手中的瓶子、筆不會滑落，就是靜摩擦力作用的結(jié)果。皮帶運輸機是靠貨物和皮帶之間的靜摩擦力來運輸貨物的。圖2.1-13皮帶運輸機運送貨物練習

1.用手指捏住一個豎直的瓶子使之懸空，為什么瓶子越重，手指要捏得越緊?

答：因為瓶子與手之間的靜摩擦力等于瓶子的重力，所以瓶子越重，手指要捏得越緊。

2.填空：一個掛在繩子上的靜止的物體，質(zhì)量為5kg，它受重力大小為

，它拉緊懸繩的力的大小為

，這兩個力性質(zhì)

。4