物理竞赛 第二章力与平衡上课课件.ppt

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1、第二章力与平衡（一）共点力作用下物体的平衡条件刚体在共点力作用下处于平衡状态的条件是：合力为零。用分量式表示：（2）如果物体在三个力作用下平衡，则此三力一定共点、一定在同一个平面内，如图1-3-1所示，且满足下式（拉密定理）：F1F2F3αβγ图1-3-1练习：如图，质量为m的三角形尖劈静止于斜面上，上表面水平。今在其上表面加一竖直向下的力F。则物体：()A、保持静止；　　　B、向下匀速运动；C、向下加速运动；D、三种情况都要可能。A如图所示，长为5米的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4米的两杆顶端A、B。绳上挂一个光滑的轻质挂钩。它钩着一个重为12牛的物体

2、。平衡时，绳中张力T=＿＿＿＿。96年上海高考BAOBAOαTTF′FCD10牛解法一：选挂钩为研究对象，其受力如右图所示设细绳与水平夹角为α，由平衡条件可知：2TSinα=F，其中F=12牛将绳延长，由图中几何条件得：Sinα=3/5，则代入上式可得T=10牛。BAOαTTF′FCD解法二：挂钩受三个力，由平衡条件可知：两个拉力（大小相等均为T）的合力F′与F大小相等方向相反。以两个拉力为邻边所作的平行四边形为菱形。由相似三角形关系得：如图示，用光滑的粗铁丝做成一直角三角形，BC边水平，AC边竖直，∠ABC=β，AB及AC两边上分别套有细线系着的铜环M、N，当

3、它们静止时，细线跟AB所成的角θ的大小为（细线长度小于BC）（）A.θ=βB.θ>π/2C.θ<βD.β<θ<π/2βθNMBACD解：分析M环的受力如右图示，βθNMBCAαmgTN1N1垂直于AB，M环平衡，则细线跟AB所成的角θ的大小应小于π/2分析N环的受力如左图示，T与AC的夹角α也小于π/2TmgN2α∴β<θ<π/2（二）力矩力作用于物体，常能使物体发生转动，这时外力的作用效果不仅取决于外力的大小和方向，而且取决于外力作用线与轴的距离——力臂(d)。力与力臂的乘积称为力矩，记为M，则M=Fd，力矩是改变物体转动状态的原因。力的作用线与轴平行时，此力

4、对物体绕该轴转动没有作用。若力F不在与轴垂直的平面内，可先将力分解为垂直于轴的分量F⊥和平行于轴的分量F∥，F∥对转动不起作用，这时力F的力矩为M=F⊥d。通常规定绕逆时方向转动的力矩为正。当物体受到多个力作用时，物体所受的总力矩等于各个力产生力矩的代数和。（三）物体平衡的种类物体的平衡分为三类：稳定平衡处于平衡状态的物体，当受到外界的扰动而偏离平衡位置时，如果外力或外力矩促使物体回到原平衡位置，这样的平衡叫稳定平衡，处于稳定平衡的物体，偏离平衡位置时，重心一般是升高的。不稳定平衡处于平衡状态的物体，当受到外界的扰动而偏离平衡位置时，如果外力或外力矩促使物体偏离

5、原来的平衡位置，这样的平衡叫不稳定平衡，处于不稳定平衡的物体，偏离平衡位置时，重心一般是降低的。随遇平衡处于平衡状态的物体，当受到外界扰动而偏离平衡位置时，物体受到的合外力或合力矩没有变化，这样的平衡叫随遇平衡，处于随遇平衡的物体，偏离平衡位置后，重心高度不变。物体平衡的稳定性稳定平衡随遇平衡不稳定平衡（四）流体静力学(1)静止流体内部压强的特点在静止流体内任何一点处都有压强，这一压强与方向无关仅与该点的深度有关；相连通的静止流体内部同一深度上各点的压强相等。(2)静止流体内部压强的大小若静止流体表面处的压强为P。（通常即为与该流体表面相接触的气体的压强），流体

6、的密度为则此流体表面下深度为h处的压强为（3）浮力与浮心浮力的作用点称为浮心，浮心就是与浸没在流体中的物体同形状、同体积那部分流体的重心，它并不等同于物体的重心。只有在物体密度均匀时，它才与浸没在液体中的物体部分的重心重合。浮体（潜体）的平衡练习一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮（不计大小和摩擦），两图2-21端分别挂上质量为m1=4kg和m2=2kg的物体，如图2-21所示，在滑轮之间的绳上悬挂质量为m的物体，为使三个物体能保持平衡，求m的取值范围.答案解设左、右两侧竖直绳中拉力分别为T1、T2，则分析三根绳相交处的结点，由平衡条件易得