高中物理竞赛专题静力学.pptx
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1、1第一章 静力学第一讲 力和力矩 2一、力:一、力:(一)力的种类(一)力的种类1、重力:地球对物体的吸引而产生;大小、重力:地球对物体的吸引而产生;大小为为mg,实质为地球引力的分力。等效作用,实质为地球引力的分力。等效作用点叫重心。点叫重心。(1)规则形状密度均匀物体:重心在几何)规则形状密度均匀物体:重心在几何中心。中心。(2)不规则形状物体:悬挂法,分割法。)不规则形状物体:悬挂法,分割法。3注:重力一般在近地表面,小范围运动时注:重力一般在近地表面,小范围运动时使用。远地、大范围运动用万有引力。使用。远地、大范围运动用万有引力。区别与联系图区别与联系图42、弹力(作用点在接触点或接触
2、面上)、弹力(作用点在接触点或接触面上)(1)支持力与压力:)支持力与压力:总总垂直接触面,指垂直接触面,指向被支持或被压物体。向被支持或被压物体。(2)绳的拉力:)绳的拉力:总总沿绳方向,指向绳收缩沿绳方向,指向绳收缩方向。方向。总总:不论接触面是静止还是运动,受力:不论接触面是静止还是运动,受力方向都如此。方向都如此。例:例:(3)杆的弹力:沿杆或垂直杆都有可能。)杆的弹力:沿杆或垂直杆都有可能。5(4)弹簧弹力:胡克定律)弹簧弹力:胡克定律F=kx两弹簧串联:两弹簧串联:两弹簧并联:两弹簧并联:K=k1+k2k1k2k1k2两两种种典典型型弹弹簧簧系系统统实质:实质:F为使弹簧系统产生形
3、变的力、也可为使弹簧系统产生形变的力、也可以认为是弹簧系统形变产生的弹力,以认为是弹簧系统形变产生的弹力,x为弹为弹簧系统的形变量。簧系统的形变量。63、摩擦力、摩擦力静摩擦力:取决于相对运动趋势静摩擦力:取决于相对运动趋势滑动摩擦力:取决于滑动摩擦力:取决于m m、N NfFq qq q称为摩擦角称为摩擦角摩擦力方向:总沿接触面与相对运动方向摩擦力方向:总沿接触面与相对运动方向或相对运动趋势方向相反。或相对运动趋势方向相反。7例例1、画出下图中静止物体、画出下图中静止物体A的受的受力示意图,球面均光滑力示意图,球面均光滑AAAA8例例1:P5 1。9例例2:在粗糙地面放置质量为:在粗糙地面放
4、置质量为m的物体,物的物体,物体与地面的动摩擦因数位体与地面的动摩擦因数位m m,要使物体在地,要使物体在地面匀速滑行,需对物体施加一个外力,试求面匀速滑行,需对物体施加一个外力,试求该外力最小为多少?方向如何?该外力最小为多少?方向如何?10例例2:在粗糙地面放置质量为:在粗糙地面放置质量为m的物体,物的物体,物体与地面的动摩擦因数位体与地面的动摩擦因数位m m,要使物体在地,要使物体在地面匀速滑行,需对物体施加一个外力,试求面匀速滑行,需对物体施加一个外力,试求该外力最小为多少?方向如何?该外力最小为多少?方向如何?FGNfq qq qFGFFq q11例例3:有两个轻弹簧,劲度系数分别为
5、有两个轻弹簧,劲度系数分别为k k1 1、k k2 2,如图所示连接,并在下面悬挂一重物如图所示连接,并在下面悬挂一重物G G,滑轮,滑轮质量不计,试求:质量不计,试求:(1 1)两个弹簧的伸长量分别为多少?)两个弹簧的伸长量分别为多少?(2 2)滑轮比未挂)滑轮比未挂G G时下降的距离为?时下降的距离为?(3 3)若把滑轮和两个弹簧组成的系统)若把滑轮和两个弹簧组成的系统当作一个弹簧,该弹簧的劲度系数为?当作一个弹簧,该弹簧的劲度系数为?12TT13(二)力的作用效果(二)力的作用效果所有的力都可以实现相同的作用效果,所有的力都可以实现相同的作用效果,即:可以改变物体的运动状态,或改变即:可
6、以改变物体的运动状态,或改变物体的形状。物体的形状。14二、力矩:力和力臂的乘积二、力矩:力和力臂的乘积OLFOFL力臂:力的作用线到转动轴的距离力臂:力的作用线到转动轴的距离力矩单位:力矩单位:Nm,为矢量。顺时针或逆时,为矢量。顺时针或逆时针方向。针方向。力矩的效果:决定物体的转动状态力矩的效果:决定物体的转动状态15合力矩的计算合力矩的计算:所有顺时针力矩相加,:所有顺时针力矩相加,减去所有逆时针力矩。若差值为正,说减去所有逆时针力矩。若差值为正,说明合力矩为顺时针方向;若差值为负,明合力矩为顺时针方向;若差值为负,说明合力矩为逆时针方向;若为零,说说明合力矩为逆时针方向;若为零,说明合
7、力矩为零。明合力矩为零。合力矩为零合力矩为零:物体处于:物体处于不转动不转动或或匀速转动匀速转动状态。状态。16例例4、如图所示,重球置于一光滑木板、如图所示,重球置于一光滑木板AB和光滑竖直墙壁之间,木板和光滑竖直墙壁之间,木板AB重力不计,重力不计,可绕固定光滑铰链可绕固定光滑铰链A转动,在转动,在B端施一始终端施一始终竖直向上的力竖直向上的力F,使,使B端缓慢落下,直至端缓慢落下,直至AB成水平位置,这个过程中,分析力成水平位置,这个过程中,分析力F的大小的大小如何变化,力如何变化,力F的力矩的力矩M如何变化?如何变化?FBA17Fq qGN1N2N2P10 1、L为杆长,为杆长,R 为
8、球半径为球半径18例例5、如图所示,两根均匀杆、如图所示,两根均匀杆AB和和CD,长均,长均为为L,重均为,重均为G,AB杆的杆的A端用铰链固定在墙端用铰链固定在墙上,其上,其B端与端与CD杆的杆的C端用铰链连接在一起,端用铰链连接在一起,使两根杆均可在竖直平面内转动,现于杆上使两根杆均可在竖直平面内转动,现于杆上某点施一竖直向上的力,使某点施一竖直向上的力,使AB杆和杆和CD杆都保杆都保持水平,那么施力的作用点到持水平,那么施力的作用点到A端的距离为多端的距离为多少?所施力的大小又为多少?少?所施力的大小又为多少?F ABCD19整体分析:整体分析:G总总 F x对对CD分析:分析:F G3
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