理學高中物理競賽靜力學培訓課件

[理學]高中物理競賽靜力學培訓課件[理學]高中物理競賽靜力學培訓課件[理學]高中物理競賽靜力學培訓課件一、力：（一）力的種類1、重力：地球對物體的吸引而產(chǎn)生；大小為mg，實質為地球引力的分力。等效作用點叫重心。（1）規(guī)則形狀密度均勻物體：重心在幾何中心。（2）不規(guī)則形狀物體：懸掛法，分割法。2021/4/132注：重力一般在近地表面，小范圍運動時使用。遠地、大范圍運動用萬有引力。區(qū)別及聯(lián)系圖2021/4/1332、彈力（作用點在接觸點或接觸面上）（1）支持力及壓力：總垂直接觸面，指向被支持或被壓物體。（2）繩的拉力：總沿繩方向，指向繩收縮方向。總：不論接觸面是靜止還是運動，受力方向都如此。例：（3）桿的彈力：沿桿或垂直桿都有可能。2021/4/134（4）彈簧彈力：胡克定律F=kx兩彈簧串聯(lián)：兩彈簧并聯(lián)：K=k1+k2k1k2k1k2兩種典型彈簧系統(tǒng)實質：F為使彈簧系統(tǒng)產(chǎn)生形變的力、也可以認為是彈簧系統(tǒng)形變產(chǎn)生的彈力，x為彈簧系統(tǒng)的形變量。2021/4/1353、摩擦力靜摩擦力：取決于相對運動趨勢滑動摩擦力：取決于m、NNfFqq稱為摩擦角摩擦力方向：總沿接觸面及相對運動方向或相對運動趨勢方向相反。2021/4/136例1、畫出下圖中靜止物體A的受力示意圖，球面均光滑AAAA2021/4/137例1：P51。2021/4/138例2：在粗糙地面放置質量為m的物體，物體及地面的動摩擦因數(shù)位m，要使物體在地面勻速滑行，需對物體施加一個外力，試求該外力最小為多少？方向如何？2021/4/139例2：在粗糙地面放置質量為m的物體，物體及地面的動摩擦因數(shù)位m，要使物體在地面勻速滑行，需對物體施加一個外力，試求該外力最小為多少？方向如何？FGNfqqFGF’F’q2021/4/1310例3：有兩個輕彈簧，勁度系數(shù)分別為k1、k2，如圖所示連接，并在下面懸掛一重物G，滑輪質量不計，試求：（1）兩個彈簧的伸長量分別為多少？（2）滑輪比未掛G時下降的距離為？（3）若把滑輪和兩個彈簧組成的系統(tǒng)當作一個彈簧，該彈簧的勁度系數(shù)為？2021/4/1311TT2021/4/1312（二）力的作用效果所有的力都可以實現(xiàn)相同的作用效果，即：可以改變物體的運動狀態(tài)，或改變物體的形狀。2021/4/1313二、力矩：力和力臂的乘積OLFOFL’力臂：力的作用線到轉動軸的距離力矩單位：N·m，為矢量。順時針或逆時針方向。力矩的效果：決定物體的轉動狀態(tài)2021/4/1314合力矩的計算：所有順時針力矩相加，減去所有逆時針力矩。若差值為正，說明合力矩為順時針方向；若差值為負，說明合力矩為逆時針方向；若為零，說明合力矩為零。合力矩為零：物體處于不轉動或勻速轉動狀態(tài)。2021/4/1315例4、如圖所示，重球置于一光滑木板AB和光滑豎直墻壁之間，木板AB重力不計，可繞固定光滑鉸鏈A轉動，在B端施一始終豎直向上的力F，使B端緩慢落下，直至AB成水平位置，這個過程中，分析力F的大小如何變化，力F的力矩M如何變化？FBA2021/4/1316FqGN1N2N2P101、L為桿長，R為球半徑2021/4/1317例5、如圖所示，兩根均勻桿AB和CD，長均為L，重均為G，AB桿的A端用鉸鏈固定在墻上，其B端及CD桿的C端用鉸鏈連接在一起，使兩根桿均可在豎直平面內轉動，現(xiàn)于桿上某點施一豎直向上的力，使AB桿和CD桿都保持水平，那么施力的作用點到A端的距離為多少？所施力的大小又為多少？FABCD2021/4/1318整體分析：G總

Fx對CD分析：FG3、解：距A2021/4/1319例6、有六個完全相同的剛性長條薄片AiBi（i=1，2…6），其兩端下方各有一個小突起，薄片及突起的重力均可不計，現(xiàn)將六個薄片架在一只水平的碗口上，使每個薄片一端的小突起B(yǎng)i搭在碗口上，另一端的小突起Ai位于其下方薄片的正中，由正上方俯視如圖，若將一質量為m的質點放在薄片A6B6上的一點，這一點及此薄片中點的距離等于它與小突起A6的距離，求薄片A6B6中點A1所受的壓力2021/4/1320N設A1壓力為N2N4N8N16N32NA4A1A3A5A2A64、解：2021/4/1321再見2021/4/1322第一章靜力學第二講物體的平衡2021/4/1323一、平衡1.定義：物體保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)或勻速轉動狀態(tài)叫平衡態(tài)2.條件：合力為零，合力矩為零2021/4/1324⑴合力為零：①在任意方向合力都為零；②這些力首尾相連可構成封閉多邊形。③其中任意一個力的大小都等于剩余力的合力，方向及其相反。2021/4/1325⑵合力據(jù)為零：順時針力矩之和及逆時針力矩之和相等，計算過程中，轉動軸可自由選擇。三個力匯交原理：合力為零所以可構成三角形，合力矩為零所以共點。2021/4/1326例1：如圖所示，橫桿質量為m，繩AB一端固定在墻上，另一端及橫桿連接，桿的左端通過鉸鏈與墻壁連接，橫桿水平放置，繩AB與桿的夾角為45度，求：鉸鏈對桿的作用力大小和方向？AB4502021/4/1327AB450mgFN1N2對桿：及水平方向成450角向上2021/4/1328AB450mgFNmgFN2021/4/1329例2：P115，8相關典型題型：P116，7P16

例4P1911，13，142021/4/1330q2021/4/1331qW0FNf不滑條件：方法1：2021/4/1332qW0NfFGx條件：2021/4/1333即：要使所有的G都成立的條件是：x大于等于表達式的最大值。即為P點到A點的距離。2021/4/1334qfx方法22021/4/13352021/4/1336NNffGNfGN’f’對A對B2021/4/1337二、平衡的種類㈠穩(wěn)定平衡：當物體稍稍偏離平衡位置，有一個力或力矩使之回到平衡位置，這樣的平衡叫做穩(wěn)定平衡。2021/4/1338㈡不穩(wěn)定平衡：當物體稍稍偏離平衡位置，它所受的力或力矩使它的偏離繼續(xù)增大，這樣的平衡叫做不穩(wěn)定平衡。2021/4/1339㈢隨遇平衡：物體偏離平衡位置時，受力或力矩不發(fā)生變化，能在新的位置再次平衡叫做隨遇平衡。2021/4/1340假設法：假設物體有微小偏離，分析其受力情況，或力矩情況，看受力或力矩是否滿足各種平衡種類，依次來判斷。研究方法：2021/4/1341例：P255，P2682021/4/1342ab2021/4/1343ab因偏離為小角度：不翻倒的條件是重力在支點左側，即a>b5.解2021/4/13448.解：GF設桿的橫截面積為S。桿開始偏移的條件：浮力力矩大于等于重力力矩：2021/4/1345典型問題：題型1：共點力平衡、三力匯交練習1、（三力匯交）如圖1所示，一根重8牛頓的均質直棒AB，其A端用懸線懸掛在O點，現(xiàn)用F=6牛頓的水平恒力作用于B端，當達到靜止平衡后，試求：（1）懸繩及豎直方向的夾角a；（2）直棒與水平方向的夾角b。2021/4/1346題型2、有固定轉動軸物體的平衡、鉸鏈連接問題練習2、一根細棒AB，A端用鉸鏈及天花板相連，B端用鉸鏈與另一細棒BC相連，二棒長度相等，限于在圖示的豎直面內運動，且不計鉸鏈處的摩擦。當在C端加一個適當?shù)耐饬ΓㄅcAB、BC在一個平面內）可使二棒靜止在圖示的位置，即二棒相互垂直，且C端在A端的正下方。求：當AB棒質量為m1，BC棒質量為m2，此外力的大小和方向。2021/4/1347a為力F及豎直方向的夾角2021/4/1348題型３：依靠摩擦約束的問題、極值問題練習3、（摩擦約束）三個直徑和重力都相同的圓木柱垛在一起，如圖所示，問：圓木柱之間摩擦因數(shù)m最小為何值時，它們才不會滾散？（設圓木柱及地面的摩擦系數(shù)與圓木柱之間的摩擦系數(shù)相同）2021/4/1349題型4：微元法（取極小質量，對其受力分析，列平衡方程）練習4、如圖所示，將一長為l，質量為m且分布均勻的鏈條套在表面光滑的圓錐上，當鏈條靜止時，其張力為T，求圓錐頂角a？2021/4/1350題型5：能量角度研究繩的拉力練習5、如圖所示，在一個置于水平面上的表面光滑的半徑為R的半圓柱面上，置有一條長pR的均勻鏈條，鏈條的質量為m，其兩端剛好分別及兩側的水