力平衡牛顿定律讲义PPT讲稿.ppt
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1、力平衡牛顿定律讲义第1页,共92页,编辑于2022年,星期五 牛顿运动定律牛顿运动定律16.牛顿第一定律牛顿第一定律 惯性惯性 内容内容要求要求 说明说明18.牛顿第三定律牛顿第三定律19.牛顿力学的适用范围牛顿力学的适用范围23.超重和失重超重和失重17.牛顿第二定律牛顿第二定律 质量质量20.牛顿定律的应用牛顿定律的应用第2页,共92页,编辑于2022年,星期五1.力的基本概念力的基本概念 力学中常力学中常见见的三种力的三种力一一.力的属性力的属性:物质性、相互性、矢量性物质性、相互性、矢量性.二二.力的分类力的分类:按性质分、按效果分、按作用形式分按性质分、按效果分、按作用形式分.三三.
2、力的作用效果力的作用效果:改变物体运动状态或使物体发改变物体运动状态或使物体发生形变生形变.四四.力的表示方法力的表示方法:力的图示和力的示意图力的图示和力的示意图.五五.力的运算力的运算:平行四边形法则平行四边形法则.第3页,共92页,编辑于2022年,星期五一对重力的大小与方向的认识:一对重力的大小与方向的认识:问题问题1.什么是重力什么是重力?重力和万有引力有什么关系重力和万有引力有什么关系?地球表面附近重力加速度的变化规律如何地球表面附近重力加速度的变化规律如何?问问题题2.2.怎怎样样测测量量物物体体重重力力的的大大小小?测测量量条条件件是是什什么么?弹簧秤或台秤的读数反映的是什么弹
3、簧秤或台秤的读数反映的是什么?问题问题3.3.什么情况下可以将重力看做恒力什么情况下可以将重力看做恒力?问题问题4.质量与重力的区别与联系是什么质量与重力的区别与联系是什么?第4页,共92页,编辑于2022年,星期五问题问题5.5.如何确定物体重力的作用点如何确定物体重力的作用点-重心重心?1.质量均匀分布、形状规则的物体的重心在其质量均匀分布、形状规则的物体的重心在其几何中心几何中心.比如比如:均匀球体重心在球心均匀球体重心在球心;均匀圆环的均匀圆环的重心在圆心重心在圆心.2.重心可能在物体上重心可能在物体上,也可能在物体外也可能在物体外.3.确定形状的不规则薄板形物体的重心位置可以用确定形
4、状的不规则薄板形物体的重心位置可以用悬挂法确定悬挂法确定.4.分段均匀规则物体可以用计算法确定重心位置分段均匀规则物体可以用计算法确定重心位置.第5页,共92页,编辑于2022年,星期五例例1.1.在在空空中中竖竖直直向向上上发发射射一一枚枚小小火火箭箭,其其v-t图图像像如如图图所所示示.火火箭箭内内的的水水平平支支承承面面上上放放有有质质量量为为0.2kg的的物物体体,则则物物体体对对支支承承面面的的最最大大压压力力为为_,物物体体对对支承面的最小压力为支承面的最小压力为_(_(取取g=10m/s2).).v/ms-1t/s100-150-1005010 1520 2530第6页,共92页
5、,编辑于2022年,星期五例例2.一一个个质质量量可可忽忽略略不不计计的的降降落落伞伞,下下面面吊吊一一个个很很轻轻的的弹弹簧簧测测力力计计,测测力力计计下下面面挂挂一一个个质质量量为为5kg的的物物体体,降降落落伞伞在在下下降降过过程程中中受受到到的的空空气气阻阻力力为为30,则此过程中测力计的示数为,则此过程中测力计的示数为 A20N B30NC40N D50N例例3.某某人人在在地地面面上上最最多多能能举举起起50kg的的重重物物,而而在在一一个个减减速速上上升升的的电电梯梯中中最最多多能能举举起起80kg的的重重物物,求此电梯的加速度求此电梯的加速度.(取取g=10m/s2)第7页,共
6、92页,编辑于2022年,星期五例例4.火火箭箭发发射射“神神舟舟”号号宇宇宙宙飞飞船船,开开始始阶阶段段是是竖竖直直升升空空.设设向向上上的的加加速速度度 a5m/s2,在在宇宇宙宙飞飞船船中中用用弹弹簧簧测测力力计计悬悬挂挂一一质质量量m9kg的的物物体体.当当飞飞船船升升到到某某高高度度时时,弹弹簧簧测测力力计计示示数数为为85N,那那么么飞飞船船此此时时距距地地面面多多高高?(已已知知地地球球半半径径为为R6.4103km,地地球球表面重力加速度取表面重力加速度取g=10m/s2)第8页,共92页,编辑于2022年,星期五二弹力二弹力问题问题1.弹力是怎样产生的弹力是怎样产生的?弹弹力
7、力产产生生于于施施力力物物体体的的形形变变.例例如如:手手对对桌桌子子的压力是由于手的形变导致的的压力是由于手的形变导致的.施施力力物物体体的的形形变变与与受受力力物物体体的的形形变变是是同同时时发发生生的,互为原因、互为结果的,互为原因、互为结果.接触并发生弹性形变接触并发生弹性形变是产生弹力的充要条件是产生弹力的充要条件.第9页,共92页,编辑于2022年,星期五斜面光滑斜面光滑AB斜面光滑或粗糙斜面光滑或粗糙无空气阻力无空气阻力AB无空气阻力无空气阻力v有空气阻力有空气阻力的上抛运动的上抛运动接触面光滑接触面光滑分析下列图中物体受弹力情况分析下列图中物体受弹力情况第10页,共92页,编辑
8、于2022年,星期五问题问题2.怎样确定弹力的方向怎样确定弹力的方向?具体说具体说:面面接触、线面接触、点面接触面面接触、线面接触、点面接触,弹力垂直弹力垂直于接触面于接触面;点线接触垂直于线点线接触垂直于线;点点接触垂直于公切点点接触垂直于公切线线.OF2F1FOF第11页,共92页,编辑于2022年,星期五柔绳柔绳(橡皮筋橡皮筋)产生的弹力方向沿着绳并指向绳的产生的弹力方向沿着绳并指向绳的收缩方向收缩方向.弹簧因发生拉、压形变而产生的弹力方向沿着弹簧弹簧因发生拉、压形变而产生的弹力方向沿着弹簧并抗拒形变的方向并抗拒形变的方向.直杆产生的作用力比较复杂直杆产生的作用力比较复杂,要根据具体情况
9、分析要根据具体情况分析支持力或压力的方向总是垂直于支持力或压力的方向总是垂直于接触面接触面指向受指向受力物体力物体.第12页,共92页,编辑于2022年,星期五例例1.1.比较下列四种情况下轻弹簧伸长量的关系比较下列四种情况下轻弹簧伸长量的关系(F F 均相同均相同)FFFF光滑水平面光滑水平面F物块在粗糙水平物块在粗糙水平面上滑动面上滑动问题问题3.如何确定弹力的大小如何确定弹力的大小?弹簧在弹性限度内产生的弹力与形变量成正比弹簧在弹性限度内产生的弹力与形变量成正比-胡克定律胡克定律 F=kx刚性体的弹力由牛顿定律结合物体所处的状态刚性体的弹力由牛顿定律结合物体所处的状态判断判断.甲甲乙乙丙
10、丙丁丁第13页,共92页,编辑于2022年,星期五例例2.如图所示,小车上固定着一根弯成如图所示,小车上固定着一根弯成角的曲杆,角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为杆的另一端固定一个质量为m的球,试分析下列两的球,试分析下列两种情况下杆对球的作用力大小及方向:种情况下杆对球的作用力大小及方向:(1)(1)小车静止不动小车静止不动.(2)(2)小车以加速度小车以加速度a 向右运动向右运动.第14页,共92页,编辑于2022年,星期五 例例3.轻质弹簧秤不测力时弹簧长轻质弹簧秤不测力时弹簧长4cm,当它两侧各,当它两侧各挂一个挂一个100g的砝码的砝码(如图如图)时,弹簧长时,弹簧长8cm,要使弹簧
11、秤,要使弹簧秤的弹簧伸长量为的弹簧伸长量为12cm,则应该,则应该 A.在右侧再加挂一个在右侧再加挂一个100g的砝码的砝码 B.在右侧再加挂一个在右侧再加挂一个200g的砝码的砝码 C.在左右两侧各再加挂一个在左右两侧各再加挂一个100g的砝码的砝码 D.在左右两侧各再加挂一个在左右两侧各再加挂一个200g的砝码的砝码第15页,共92页,编辑于2022年,星期五 例例3.如图所示,两木块的质量分别为如图所示,两木块的质量分别为m1、m2,两轻,两轻质弹簧的劲度系数分别为质弹簧的劲度系数分别为k1、k2,上面的木块压在上面,上面的木块压在上面弹簧上弹簧上(但不拴住但不拴住),整个系统处于平衡状
12、态,现缓,整个系统处于平衡状态,现缓慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧,慢向上提上面的木块直到它刚离开上面的弹簧,在这个过程中,在这个过程中,(1)下面木块移动的距离为多少下面木块移动的距离为多少?(2)上面的木块移动的距离为多少上面的木块移动的距离为多少?m1m2k1k2第16页,共92页,编辑于2022年,星期五三摩擦力三摩擦力问问题题1摩摩擦擦力力怎怎样样分分类类?如如何何区区分分滑滑动动摩摩擦擦力力和和静静摩擦力摩擦力?问题问题2怎样理解摩擦力的产生条件怎样理解摩擦力的产生条件?接触面粗糙接触面粗糙 相互接触相互接触相互挤压相互挤压 有相对运动或相对运动趋势有相对运动或相对运动趋
13、势问题问题3怎样确定摩擦力的方向怎样确定摩擦力的方向?与接触面相切与接触面相切,与相对运动或相对运动趋势方向相与相对运动或相对运动趋势方向相反反.依据牛顿运动定律依据牛顿运动定律,结合物体运动状态结合物体运动状态.第17页,共92页,编辑于2022年,星期五问题问题4.4.如何确定摩擦力的大小如何确定摩擦力的大小?(1 1)滑动摩擦力)滑动摩擦力-滑动摩擦定律滑动摩擦定律:Ff=FN(2)静摩擦力)静摩擦力-Fm=0FN 静摩擦力的大小在静摩擦力的大小在0和最大静摩擦力之间变化,由和最大静摩擦力之间变化,由牛顿定律和物体运动状态确定牛顿定律和物体运动状态确定.第18页,共92页,编辑于2022
14、年,星期五练习练习1.下列说法正确的是下列说法正确的是A.摩擦力总是阻碍物体的运动摩擦力总是阻碍物体的运动.B.摩擦力的方向总是与物体运动方向相反摩擦力的方向总是与物体运动方向相反.C.静摩擦力只能发生在静止的物体之间静摩擦力只能发生在静止的物体之间D.摩擦力的方向与物体运动方向有时是一致摩擦力的方向与物体运动方向有时是一致的的第19页,共92页,编辑于2022年,星期五练习练习2.如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开如图所示,在水平桌面上放一木块,用从零开始逐渐增大的水平拉力始逐渐增大的水平拉力拉木块直到沿桌面运动,拉木块直到沿桌面运动,在此过程中,木块所受到的摩擦力在此过程中,木块所受
15、到的摩擦力F 的大小随拉力的大小随拉力的大小变化的图像正确的是的大小变化的图像正确的是OFFfOFFfOFFfOFFfABCD第20页,共92页,编辑于2022年,星期五变式变式:把一重为把一重为G的物体用一个水平推力的物体用一个水平推力F=kt(k为常为常数数)压在足够高的竖直平整墙上压在足够高的竖直平整墙上,则从则从t=0开始开始,画出画出物体所受摩擦力随时间变化的示意图物体所受摩擦力随时间变化的示意图.F第21页,共92页,编辑于2022年,星期五练习练习3.如图所示,一木块放在水平面上,在水平方向共如图所示,一木块放在水平面上,在水平方向共受到三个力即受到三个力即F1、F2和摩擦力作用
16、,木块处于静止和摩擦力作用,木块处于静止状态,其状态,其F1=10N、F2=2N.若撤去力若撤去力F1,则木块在水,则木块在水平方向受到的合力为平方向受到的合力为A.10N,方向向左,方向向左 B.6N,方向向右,方向向右C.2N,方向向左,方向向左 D.0F1F2第22页,共92页,编辑于2022年,星期五Mmm0练习练习4.已知已知m0匀速向下运动匀速向下运动,m与与M之间相对静止之间相对静止,则桌面与则桌面与M之间以及之间以及M与与m之间的摩擦力各是多大之间的摩擦力各是多大?第23页,共92页,编辑于2022年,星期五练习练习5.跨过定滑轮的轻绳两端,分别系着物体跨过定滑轮的轻绳两端,分
17、别系着物体A和物体和物体B.物体物体A放在倾角为放在倾角为的斜面上,如图所示的斜面上,如图所示.已知物体已知物体A的质量为的质量为m,物体,物体A与斜面的动摩擦因数为与斜面的动摩擦因数为(tan),滑轮的摩擦不计滑轮的摩擦不计.要使物体要使物体A静止在斜面上,求物体静止在斜面上,求物体B的的质量应是多大质量应是多大?AB第24页,共92页,编辑于2022年,星期五变式变式:光滑斜面倾角光滑斜面倾角=37,A和和B的的质质量分量分别为别为1kg和和0.5kg,滑滑轮轮和和绳间绳间的摩擦不的摩擦不计计,要使要使A、B、C组组成的系成的系统统静止静止,C的的质质量量应为应为多大多大?已知已知A、B间
18、间的最大静摩擦的最大静摩擦力是它力是它们间压们间压力的力的0.1倍倍.BAC第25页,共92页,编辑于2022年,星期五练习练习6.如图所示,如图所示,质量为质量为m1=5kg的物体,置于一倾的物体,置于一倾角为角为=30的的粗糙斜面上,用一平行于斜面的大粗糙斜面上,用一平行于斜面的大小为小为30N的力的力F推物体,物体沿斜面向上匀速运动,推物体,物体沿斜面向上匀速运动,斜面体质量斜面体质量m2=10kg,且始终静止,取,且始终静止,取g=10m/s2,求,求地面对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小地面对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.m1Fm2第26页,共92页,编辑于2022年,星期五m1
19、Fm2变式变式:如图所示,如图所示,质量为质量为m1的物体置于一质量的物体置于一质量m2、倾角为倾角为的的粗糙斜面上,物体恰能沿斜面向下匀速粗糙斜面上,物体恰能沿斜面向下匀速运动,现用一沿斜面向下的力运动,现用一沿斜面向下的力F推物体,物体沿斜推物体,物体沿斜面加速下滑面加速下滑,斜面始终静止,取斜面始终静止,取g=10m/s2,求地面,求地面对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小对斜面的摩擦力的大小及支持力的大小.F的出现是否会影的出现是否会影响物块对斜面的作响物块对斜面的作用力用力?第27页,共92页,编辑于2022年,星期五思考思考.物块物块A、B、C叠放在粗糙水平面上叠放在粗糙水平面上,现
20、对现对B施施加一水平外力加一水平外力F,三物块均处于静止状态三物块均处于静止状态,试分析物块试分析物块A受摩擦力情况受摩擦力情况.ABFC第28页,共92页,编辑于2022年,星期五受力分析的依据受力分析的依据:受力分析的顺序受力分析的顺序:先场力先场力,后接触力后接触力;先已知力先已知力,后未后未知力知力力的产生条件力的产生条件物体的运动状态物体的运动状态通常三者要结通常三者要结合起来合起来力的相互性力的相互性第29页,共92页,编辑于2022年,星期五例例1:如图所示:人用力拉绳,使人与木板一起向如图所示:人用力拉绳,使人与木板一起向左做匀速直线运动,人的拉力为左做匀速直线运动,人的拉力为
21、100N,求:木板,求:木板底部受到地面的摩擦力的大小底部受到地面的摩擦力的大小.第30页,共92页,编辑于2022年,星期五 例例2.如图示,人的质量为如图示,人的质量为60kg,木板,木板A的质量为的质量为30kg,滑轮及绳的质量不计,若人想通过拉绳子让,滑轮及绳的质量不计,若人想通过拉绳子让木板静止,他必须多大的力?人对木板的压力是多大木板静止,他必须多大的力?人对木板的压力是多大?(取取g=10m/s2)A思考思考:选取研究对象的原选取研究对象的原则是什么则是什么?第31页,共92页,编辑于2022年,星期五变变式式1.两两个个叠叠在在一一起起的的滑滑块块,置置于于固固定定的的、倾倾斜
22、斜为为的的斜斜面面上上,如如图图,滑滑块块A、B质质量量分分别别为为M、m,A与与斜斜面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为1,B与与A之之间间2,已已知知两两滑滑块块都都从从静静止止开开始始以以相相同同的的加加速速度度从从斜斜面面滑滑下下,滑滑块块B受受到到的的摩擦力摩擦力A.等于零等于零B.方向沿斜面向上方向沿斜面向上C.等于等于1mgcosD.等于等于2mgcos第32页,共92页,编辑于2022年,星期五F1F2T1T2变式变式2.两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂着质量相同的实心铅块和铝块,全部浸入水线悬挂着质量相同的实心铅块和铝块,全部
23、浸入水中,此时两容器中水面的高度相同,设两绳中拉力中,此时两容器中水面的高度相同,设两绳中拉力分别为分别为T1和和T2,磅秤示数分别为,磅秤示数分别为F1和和F2,则:,则:A.T1=T2,F1=F2B.T1 T2,F1 F2C.T1 T2,F1=F2D.T1 T2,F1 F2第33页,共92页,编辑于2022年,星期五ABC变式变式3.如图,滑轮的质量不计,已知如图,滑轮的质量不计,已知A、B、C三个物三个物体的质量分别为体的质量分别为2m、m、m,系统处于静止状态,系统处于静止状态.(1)此时弹簧秤的读数是多少?)此时弹簧秤的读数是多少?(2)若将)若将C物体由滑轮右侧移到物体由滑轮右侧移
24、到左侧左侧A的上面,弹簧秤的示数将变的上面,弹簧秤的示数将变为多少?为多少?第34页,共92页,编辑于2022年,星期五 例例3如如图图所所示示,将将完完全全相相同同的的7个个物物块块紧紧靠靠着着放放在在粗粗糙糙水水平平面面上上,物物块块与与水水平平面面之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为,用用一一沿沿水水平平方方向向的的外外力力F推推着着物物块块1,使使它它们们一一起起沿沿水水平平面面作作加加速速运运动动,则则第第四四个个物物块块对对第第五个物块的作用力为多大?五个物块的作用力为多大?F1 2 3 4 5 6 7第35页,共92页,编辑于2022年,星期五变式变式.如图如图,一段质量为一段质
25、量为m的绳被两根轻细线悬挂于的绳被两根轻细线悬挂于天花板上静止天花板上静止,已知轻细线与天花板的夹角均为已知轻细线与天花板的夹角均为,试求绳最低点处的张力的大小试求绳最低点处的张力的大小.第36页,共92页,编辑于2022年,星期五例例4.如图所示如图所示,一个质量为一个质量为m的小环套在竖直的半的小环套在竖直的半径为径为r的光滑大圆环上的光滑大圆环上,一劲度系数为一劲度系数为k、自然长度、自然长度为为L0(L0 F2,则以下说法中正确的是,则以下说法中正确的是 A 若撤去若撤去F1,则,则A和和B的加速度将增大的加速度将增大 B 若撤去若撤去F2,则,则A和和B的加速度将增大的加速度将增大
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