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力的世界初二物理下册力教学-力的概念力是物理学中的基础概念,指的是物体之间的相互作用当两个物体相互作用时,它们之间就会产生力力不是物体本身具有的特性,而是物体间相互作用的结果力的效应力可以改变物体的运动状态或形状这种效应主要表现为两个方面•动力效应力可以改变物体的运动状态,使静止的物体开始运动,或使运动的物体改变速度或方向•变形效应力可以使物体发生形变,如拉伸、压缩、弯曲等力的单位与表示力的国际单位力的国际单位是牛顿,符号为,以著名物理学家艾萨克牛顿的名字命名牛顿的定义是使质量为千克的物体产生米秒的加N·111/²速度所需的力力的单位换算关系•1N=1kg·m/s²千牛•1kN=1000N达因⁻(制单位)•1dyn=10⁵N CGS日常生活中的力大小一个苹果的重力约为•1N一个成年人的重力约为•600~700N手指轻按的力约为•1~5N力的表示方法由于力是矢量,我们通常用箭头来表示力箭头的长度表示力的大小•力的分类接触力非接触力需要物体间直接接触才能产生的力物体间不需要直接接触就能产生的力•弹力物体形变时产生的恢复力,如弹簧压缩时的反作用力•重力地球对物体的吸引力,大小为mg,方向垂直向下•摩擦力两个物体接触面之间相对运动或有相对运动趋势时产生的阻碍力•电磁力带电物体之间或磁体之间的相互作用力•支持力物体受到支撑面的垂直方向上的作用力•万有引力任何两个物体之间都存在的相互吸引力•拉力绳索、钢丝等拉动物体时产生的力•核力原子核内质子和中子之间的强相互作用力•推力物体被直接推动时受到的力生活中的力实例我们日常生活中随处可见各种力的作用•行走时,我们的脚对地面施加力,地面对脚施加反作用力•推动门时,手对门施加推力•抬起书包时,手对书包施加提升力,克服书包的重力•物体下落是重力作用的结果受力分析基础受力分析的重要性受力图示例受力分析是力学问题的基础和关键只有正确分析物体所受的全部力,才能确定物体的运动状态在解决力学问题时,首先需要进行受力分析,然后才能应用牛顿运动定律等物理规律受力分析步骤确定研究对象明确分析哪个物体受到的力,将其视为质点或刚体识别所有作用力找出所有作用在研究对象上的力,包括重力、支持力、摩擦力、弹力等绘制受力图用箭头表示每个力的大小、方向和作用点,形成完整的受力分析图悬挂物体的受力分析对于悬挂在绳索上的物体,它受到两个力的作用重力大小为,方向垂直向下•G mg拉力绳索对物体的拉力,方向沿绳索方向•T斜面上物体的受力分析对于放在斜面上的物体,它受到三个力的作用重力大小为,方向垂直向下•G mg支持力斜面对物体的支持力,方向垂直于斜面•N力的合成与分解合力的定义合力是指多个力共同作用的总效果,等效于一个力的作用从数学上看,合力是多个力的矢量和合力与分力的关系是一个合力可以替代几个分力的作用,几个分力合起来的作用效果等同于它们的合力力的平行四边形法则当两个力作用于同一物体的同一点上时,可以用平行四边形法则确定它们的合力以力的作用点为起点,按比例尺分别画出表示两个力的箭头
1.以这两个箭头为邻边作平行四边形
2.从力的作用点出发,沿平行四边形的对角线画一个箭头
3.这个对角线箭头就表示两个力的合力
4.力的分解力的分解是合成的逆过程,即将一个力分解为两个或多个力最常见的是将一个力分解为两个互相垂直的分力,这在解决斜面问题时特别有用力的分解步骤确定分解的方向(通常选择互相垂直的两个方向)
1.从力的作用点沿选定的方向画两条直线
2.以原来的力为对角线,作平行四边形
3.力的合成示例两个力的合成合力方向计算当两个力F₁和F₂作用在同一点上时,它们的合力可以通过以下方式计算当两个力成角度θ时,合力与其中一个分力的夹角α可以通过以下公式计算•如果两力同向,合力大小等于两力大小之和R=F₁+F₂•如果两力反向,合力大小等于两力大小之差R=|F₁-F₂|,方向与较大力相同•如果两力垂直,合力大小可以用勾股定理计算R=√F₁²+F₂²特别地,当两力垂直时θ=90°,合力与较大力的夹角为•如果两力成任意角度θ,合力大小为R=√F₁²+F₂²+2F₁F₂cosθ计算示例例题两个力F₁=3N和F₂=4N作用在同一点上,它们的夹角为90°求合力的大小和方向解由于两力垂直,根据勾股定理,合力大小为合力与F₁的夹角为因此,α≈
53.1°力的分解示例斜面上的重力分解当物体放在倾角为的斜面上时,物体的重力可以分解为两个分力αG•平行于斜面的分力G‖G‖=G·sinα=mg·sinα,这个分力使物体沿斜面下滑垂直于斜面的分力⊥⊥,这个分力被斜面的支持力平衡•G G=G·cosα=mg·cosα如果不考虑摩擦,物体在斜面上的加速度为一般力的分解对于任意方向的力,我们可以将其分解为水平和垂直两个分量F其中是力与水平方向的夹角αF计算示例例题质量为的物体放在倾角为°的光滑斜面上,求物体沿斜面向下的加速度2kg30解物体受到的重力×G=mg=2kg
9.8N/kg=
19.6N将重力分解为平行于斜面和垂直于斜面两个分力•平行于斜面的分力G‖=G·sin30°=
19.6N×
0.5=
9.8N垂直于斜面的分力⊥°×•G=G·cos30=
19.6N
0.866=
17.0N由于斜面光滑,没有摩擦力,所以物体沿斜面的加速度为牛顿第二定律简介牛顿第二定律的表述牛顿第二定律是力学中最基本的定律之一,它描述了力、质量和加速度之间的关系物体的加速度与施加在物体上的合外力成正比,与物体的质量成反比,且加速度的方向与合外力的方向相同数学表达式其中是作用在物体上的合外力,单位为牛顿•F N是物体的质量,单位为千克•m kg是物体的加速度,单位为米秒•a/²m/s²这个公式表明当合外力增大时,加速度增大•当物体质量增大时,加速度减小•力与加速度方向相同•牛顿第二定律的延伸形式对于多力作用的情况,牛顿第二定律可以表示为其中表示所有作用在物体上的外力的矢量和,即合外力∑F牛顿第一定律作为特例牛顿第二定律的物理意义力是改变运动状态的原因惯性与加速度合外力为零的特殊情况牛顿第二定律揭示了力是改变物体运动状态的根本原因物体的加速度是力作物体具有惯性,即抵抗运动状态改变的性质质量越大,惯性越大,在相同的当作用在物体上的合外力为零时,物体的加速度也为零,此时物体要么静止,用的直接结果,没有力的作用,物体不会改变其运动状态这一观点彻底改变力作用下,加速度越小牛顿第二定律定量地描述了这种关系,显要么做匀速直线运动这实际上就是牛顿第一定律(惯性定律)的内容,可以a=F/m了人们对运动的认识,摒弃了亚里士多德维持运动需要力的错误观点示了力、质量与加速度之间的精确数学关系视为牛顿第二定律的特例力与加速度的同步性牛顿第二定律表明,力与加速度是同时出现或消失的当物体开始受到力的作用时,它立即产生加速度•当力消失时,加速度也随之消失•力的变化会导致加速度的相应变化•这种同步性颠覆了早期物理学中认为力消失后运动仍会持续一段时间的错误观点实际上,运动持续是由于惯性,而不是力的残留效果牛顿第二定律的思想革命牛顿第二定律不仅是一个数学公式,更是一个思想革命它建立了力与运动的正确关系•提供了定量分析运动的工具•为预测物体运动提供了科学基础•推动了物理学和工程学的快速发展•牛顿第二定律的单位制国际单位制中的基本单位SI在国际单位制中,牛顿第二定律涉及的基本物理量及其单位如下力的单位牛顿•N质量的单位千克•kg加速度的单位米秒•/²m/s²根据牛顿第二定律,我们可以得出牛顿的定义F=ma牛顿是使质量为千克的物体产生米秒加速度的力111/²其他力的单位达因制中的力单位,•dyn CGS1N=10⁵dyn千牛•kN1kN=1000N磅力英制单位,约等于•lbf
4.45N单位换算与一致性在应用牛顿第二定律解题时,必须确保所有物理量的单位一致如果给定的单位不统一,需要进行单位换算质量吨,克•1t=1000kg1g=
0.001kg加速度•1cm/s²=
0.01m/s²力,⁻•1kN=1000N1dyn=10⁵N牛顿定律的量纲分析从量纲角度看,牛顿第二定律也是自洽的牛顿第二定律应用例题1例题计算加速度问题质量为的物体受到大小为的水平力作用,已知物体与地面之间的摩擦力为,且方向与水平力相反求物体的加速度5kg10N2N解析分析受力情况物体受到的水平方向的力有两个,一个是的水平推力,一个是的摩擦力,方向相反
1.10N2N计算水平方向的合力合
2.F=10N-2N=8N应用牛顿第二定律
3.F=ma解出加速度
4.a=F/m=8N/5kg=
1.6m/s²结论物体的加速度为,方向与的力相同
1.6m/s²10N延伸讨论如果物体最初静止,那么它的速度将如何变化?根据匀加速直线运动公式₀v=v+at初速度₀,加速度v=0a=
1.6m/s²所以,秒后的速度为t v=
1.6t m/s秒后•1v=
1.6m/s秒后•2v=
3.2m/s受力与运动关系受力情况应用牛顿第二定律分析物体所受的所有力,确定合外力的大小和方向根据F=ma计算加速度,确定加速度的大小和方向运动状态预测加速度分析结合初始条件,预测物体的位置、速度变化了解加速度会如何改变物体的速度和位置根据运动反推受力在某些情况下,我们可以通过观察物体的运动状态,反推作用在物体上的力•物体做匀速直线运动→合外力为零•物体做匀加速直线运动→有一个方向不变的合外力•物体做变加速运动→合外力的大小或方向(或两者都)在变化•物体做圆周运动→有一个指向圆心的向心力例题观察到一个质量为2kg的物体在水平面上做匀加速直线运动,其加速度为3m/s²求作用在该物体上的合外力解根据牛顿第二定律,F=ma=2kg×3m/s²=6N,方向与加速度相同摩擦力简介摩擦力的本质摩擦力是两个物体接触面之间相对运动或有相对运动趋势时产生的阻碍力它的方向总是沿着接触面,且与相对运动或相对运动趋势的方向相反摩擦力的产生是由于物体表面的微观凹凸不平造成的摩擦力的类型静摩擦力当物体相对于另一物体有运动趋势但尚未运动时产生的摩擦力静摩擦力可以在一定范围内变化,其最大值为其中为静摩擦因数,为正压力μs N动摩擦力摩擦力的特点当物体相对于另一物体已经运动时产生的摩擦力动摩擦力大小为摩擦力与接触面积无关,只与正压力和摩擦因数有关•动摩擦力通常小于最大静摩擦力•摩擦因数是一个经验值,与接触面的材料、粗糙程度等有关•其中为动摩擦因数,为正压力一般来说,μk Nμkμs摩擦力既可能有害(如机械磨损),也可能有益(如行走、刹车)•常见材料的摩擦因数接触材料静摩擦因数动摩擦因数μsμk钢钢(干燥)-
0.7-
0.
80.5-
0.6钢钢(润滑)-
0.1-
0.
20.05-
0.1橡胶混凝土-
0.9-
1.
00.7-
0.8木木-
0.3-
0.5力矩的概念力矩的定义力矩是描述力使物体绕某一点或某一轴转动的物理量,也可以理解为力使物体旋转的效应力矩的大小等于力的大小与力臂的乘积其中是力矩,单位为牛米•M·N·m是力的大小,单位为牛顿•F N是力臂,即力的作用线到转动轴的垂直距离,单位为米•d m力矩的方向力矩的方向由右手定则确定将右手四指沿着力的方向弯曲,大拇指所指的方向就是力矩的方向在平面问题中,力矩方向通常用顺时针或逆时针来表示习惯上,我们规定顺时针方向的力矩为负•逆时针方向的力矩为正•力矩的物理意义力矩描述了力使物体转动的趋势力矩越大,物体转动的趋势就越强对于静止的物体,如果所有力矩的代数和不为零,物体就会开始转动;对于已经转动的物体,力矩会改变物体的角速度力矩的应用实例开门在门把手处施加力,距离门轴越远,需要的力越小•力矩的计算示例简支梁受力分析力矩的正负号约定例题一根长为4m的均匀木板搭在两个支点A和B上,A距离木板左端1m,B距离木板右端1m木板重为200N,在距离左端
1.5m处放置一个重为在计算力矩时,需要注意力矩的方向通常我们约定300N的物体求支点A和B对木板的支持力•顺时针方向的力矩为负值•逆时针方向的力矩为正值例如,在上面的例题中,如果我们以支点A为轴•支点B的支持力产生逆时针力矩,为正•木板重力产生顺时针力矩,为负•物体重力产生顺时针力矩,为负因此,力矩平衡方程可以写为验证计算结果我们可以以支点B为轴再次计算,验证结果的正确性解析首先确定转动轴我们可以分别以支点A和支点B为轴计算力矩以支点A为轴计算力矩平衡力偶及其性质力偶的定义力偶是指两个大小相等、方向相反、不共线的平行力组合力偶的特点是不能简化为一个合力,只能产生转动效应,不能产生平移效应力偶矩力偶矩是表示力偶转动效应大小的物理量,等于力的大小与力偶臂的乘积其中是力偶矩,单位为牛米•M·N·m是力偶中每个力的大小,单位为牛顿•F N是力偶臂,即两个力的作用线之间的垂直距离,单位为米•d m力偶矩的方向力偶矩的方向垂直于力偶所在的平面,由右手定则确定右手四指从第一个力指向第二个力时,大拇指所指的方向就是力偶矩的方向在平面问题中,通常用顺时针或逆时针来表示力偶矩的方向力偶的性质纯转动效应力偶只能产生转动效应,不能产生平移效应这是因为力偶中的两个力大小相等、方向相反,它们的合力为零位置无关性力偶的效果与它在平面内的位置无关只要力的大小、方向和力偶臂保持不变,力偶可以平移到平面内的任何位置,其效果不变力偶的等效两个力偶如果它们的力偶矩大小和方向相同,则它们是等效的,即使它们的力和力偶臂不同例如,力为、臂长为的力偶与力为2N3m、臂长为的力偶是等效的,因为它们的力偶矩都是3N2m6N·m力偶的合成与平衡力偶的合成与普通力不同,力偶的合成非常简单同一平面内的多个力偶合成为一个力偶,其力偶矩等于各个力偶矩的代数和在平面问题中顺时针力偶矩为负值•逆时针力偶矩为正值•例题在一个平面内有三个力偶,力偶矩分别为(逆时针)、(顺时针)和(逆时针)求合成力偶矩5N·m3N·m2N·m解合(逆时针)M=5N·m+-3N·m+2N·m=4N·m力偶的平衡多个力偶系统达到平衡的条件是所有力偶矩的代数和为零力偶等效定理力偶等效定理是指一个力偶可以等效为另一个力偶,只要它们的力偶矩大小和方向相同这意味着可以改变力偶中的力大小,只要同时改变力偶臂,使力偶矩保持不变•可以改变力偶在平面内的位置,力偶的效果不变•可以改变力偶所在的平面,只要新平面与原平面平行,且力偶矩方向不变•力偶在工程中的应用扭矩扳手利用力偶原理设计,使操作者能够精确控制施加的扭矩•电机转动电机中的转子受到电磁力偶的作用而旋转•刚体和平衡条件刚体的定义刚体是指在外力作用下形状和尺寸不发生变化的理想物体实际上,所有物体在外力作用下都会发生一定的形变,但当形变非常小,可以忽略不计时,我们可以将物体视为刚体刚体是力学分析中的一个理想化模型,它简化了问题,使我们能够更容易地研究物体的平衡和运动刚体的平衡条件刚体处于平衡状态需要满足两个条件合力为零作用在刚体上的所有外力的矢量和为零,这保证了刚体不会发生平移运动合力矩为零对任意点计算,作用在刚体上的所有力矩的代数和为零,这保证了刚体不会发生转动平衡状态的分类静力平衡刚体静止不动,既不平移也不转动例如,搁在桌面上的书本动力平衡刚体做匀速直线运动或匀速转动,速度不变例如,匀速直线运动的汽车平衡的稳定性受力图绘制技巧受力图的重要性受力图是分析力学问题的重要工具,它直观地展示了物体所受的各种力,有助于我们理解物体的受力情况和运动状态正确绘制受力图是解决力学问题的第一步受力图绘制步骤
1.确定研究对象,将其简化为质点或刚体
2.分析并找出所有作用在研究对象上的力
3.用箭头表示每个力,箭头起点位于力的作用点,箭头长度表示力的大小,箭头方向表示力的方向
4.在图上标注每个力的符号和大小(如已知)
5.必要时建立坐标系,以便进行后续的计算常见的受力分析错误•漏掉某些作用力,如忽略重力或摩擦力•添加不存在的力,如物体运动方向上的推动力•力的方向错误,如摩擦力方向与相对运动方向相同•混淆作用力和反作用力,将它们画在同一个物体上典型受力分析案例1斜面上的物体受力分析解析
1.分析物体受力情况•重力G=mg=2kg×
9.8N/kg=
19.6N,方向垂直向下•将重力分解为平行于斜面和垂直于斜面两个分力•平行于斜面的分力G‖=G·sin30°=
19.6N×
0.5=
9.8N•垂直于斜面的分力G⊥=G·cos30°=
19.6N×
0.866=
17.0N•支持力N大小等于G⊥=
17.0N,方向垂直于斜面向上•最大静摩擦力fmax=μs·N=
0.3×
17.0N=
5.1N,方向沿斜面向上
2.判断物体是否下滑物体沿斜面的下滑趋势由G‖决定,大小为
9.8N最大静摩擦力为
5.1N,小于G‖,所以物体会下滑典型受力分析案例2连接体问题解析分析各物体的受力情况物体
1.A物体B重力₁₁×,方向垂直向下•G=m g=2kg
9.8N/kg=
19.6N将重力分解为平行于斜面和垂直于斜面两个分力••平行于斜面的分力G₁‖=G₁·sin30°=
19.6N×
0.5=
9.8N垂直于斜面的分力₁⊥₁°×•G=G·cos30=
19.6N
0.866=
17.0N支持力大小等于₁⊥,方向垂直于斜面向上•N G=
17.0N绳子拉力方向沿斜面向上•T重力₂₂×,方向垂直向下•G=m g=3kg
9.8N/kg=
29.4N绳子拉力方向垂直向上•T
1.建立运动方程假设系统的加速度为a,方向为B下降(或A上升)对物体AT-G₁‖=₁对物体₂₂联立方程求解×m aB G-T=m aT-
9.8N=2kg a
29.4N-T=×两式相加××3kg a
29.4N-
9.8N=2kg+3kg a
19.6N=5kg aa=
19.6N
2./求5解k绳g子=拉3力.92m根/s据²第一个方程T=m₁a+G₁‖=2kg×
3.92m/s²+
9.8N=
7.84N+
9.8N=
17.64N问题如图所示,两个质量分别为₁和₂的物体和通过一根轻质绳连接,绳子跨过m=2kg m=3kg AB一个光滑的定滑轮放在倾角为°的光滑斜面上,垂直悬挂求A30B系统的加速度
1.绳子的拉力
2.两个物体运动的方向
3.典型受力分析案例3传送带上的物体受力解析分析物体受力情况
1.重力×,方向垂直向下•G=mg=5kg
9.8N/kg=49N支持力大小等于,方向垂直向上•N G=49N摩擦力方向向右(与传送带加速度方向相同)•f判断物体是否滑动为了使物体跟随传送带运动而不滑动,需要有足够大的摩擦力根据牛顿第二定律,物体需要的力为
2.F=ma=×最大静摩擦力为×因此,静摩擦力足够大,物体不会相对5kg2m/s²=10N fmax=μs·N=
0.449N=
19.6N10N于传送带滑动计算物体相对于地面的加速度由于物体不滑动,它相对于地面的加速度与传送带相同,为,方向向右
3.2m/s²力学实验演示简易加速度计制作与原理加速度计是测量物体加速度的装置我们可以用简单的材料制作一个演示用的加速度计材料•透明塑料瓶•弹簧或橡皮筋•小重物(如螺母或小球)•刻度纸制作方法
1.将弹簧或橡皮筋的一端固定在塑料瓶盖内侧
2.另一端连接小重物
3.在瓶身贴上刻度纸
4.将瓶盖拧紧工作原理当装置加速运动时,由于惯性,重物会相对于瓶子产生位移位移的大小与加速度成正比,方向与加速度相反通过观察重物在刻度上的位置,可以定性地判断加速度的大小和方向受力与运动关系实验这个实验演示牛顿第二定律,即加速度与力成正比,与质量成反比材料•小车•砝码•滑轮•细绳力的合成与分解练习题练习多力合成计算练习力的分解应用题练习受力图绘制练习123三个力F₁=3N、F₂=4N和F₃=5N作用在同一点上F₁和F₂的夹角为90°,F₃的方向与F₁和一个质量为10kg的物体放在倾角为25°的斜面上求物体沿斜面方向的分力和垂直于斜面的分力一个物体放在水平传送带上,传送带以恒定速度向右运动物体保持静止不动绘制物体的受力图,F₂的合力方向相反求三个力的合力大小和方向如果斜面是光滑的,求物体沿斜面下滑的加速度并分析各力的大小和方向关系解析思路解析思路解析思路
1.先求F₁和F₂的合力F₁₂
1.计算物体的重力
1.识别所有作用在物体上的力
2.再求F₁₂和F₃的合力
2.将重力分解为平行于斜面和垂直于斜面的分力
2.分析力的方向和大小关系
3.注意力的方向关系
3.应用牛顿第二定律计算加速度
3.绘制完整的受力图练习解答1F₁=3N,F₂=4N,夹角为90°根据勾股定理,F₁和F₂的合力F₁₂的大小为F₁₂与F₁的夹角为所以α≈
53.1°F₃=5N,方向与F₁₂相反因此,三个力的合力为所以,三个力的合力为零,物体处于平衡状态牛顿第二定律应用练习练习计算加速度练习计算合力练习实际应用举例123一个质量为5kg的物体受到大小为20N的水平推力,同时受到大小为8N的摩擦力求物体的加速度一个质量为2kg的物体在水平面上运动,测得其加速度为3m/s²已知物体受到的摩擦力为4N,方向一辆质量为1200kg的汽车从静止开始,在5秒内速度达到72km/h假设汽车受到的阻力为600N,与运动方向相反求作用在物体上的推力求发动机提供的平均推力解析思路解析思路解析思路
1.分析物体的受力情况
1.应用牛顿第二定律计算合外力
1.将单位统一为国际单位制
2.计算水平方向的合力
2.考虑摩擦力的影响
2.计算加速度
3.应用牛顿第二定律计算加速度
3.计算推力大小
3.考虑阻力影响,计算推力练习解答1物体受到的水平推力为20N,摩擦力为8N,方向与推力相反水平方向的合力为F=20N-8N=12N根据牛顿第二定律所以,物体的加速度为
2.4m/s²,方向与推力相同练习解答2根据牛顿第二定律,合外力为考虑摩擦力的影响,推力F推与摩擦力F摩的合力等于合外力所以,作用在物体上的推力为10N练习解答3首先将单位统一力矩与平衡练习练习力矩计算题练习力偶平衡判断练习刚体受力平衡综合题123一根长6m的均匀木棒质量为20kg,木棒的两端各放置一个质量为10kg的物体木棒放在距左端2m在一个平面内有三个力偶,力偶矩分别为8N·m(逆时针)、5N·m(顺时针)和3N·m(顺时针)一根长4m的均匀杆重为60N,水平放置在A和B两个支点上,A距左端1m,B距右端1m在杆的左处的支点上求支点对木棒的支持力,以及木棒是否平衡判断这个力偶系统是否平衡,如果不平衡,求合成力偶矩的大小和方向端挂一个重为20N的物体,在右端挂一个重为30N的物体求两个支点对杆的支持力解析思路解析思路解析思路
1.分析所有作用在木棒上的力
1.确定每个力偶矩的正负号
1.分析所有作用在杆上的力
2.以支点为轴计算力矩
2.计算力偶矩的代数和
2.应用力的平衡条件
3.应用力矩平衡条件
3.判断平衡状态
3.应用力矩平衡条件练习解答1木棒质量为20kg,重力为G棒=20kg×
9.8N/kg=196N,作用在木棒中点,即距离左端3m处左端物体质量为10kg,重力为G左=10kg×
9.8N/kg=98N,作用在距离左端0m处右端物体质量为10kg,重力为G右=10kg×
9.8N/kg=98N,作用在距离左端6m处支点在距离左端2m处,设支持力为N根据力的平衡条件N=G棒+G左+G右=196N+98N+98N=392N以支点为轴计算力矩合力矩M=M左+M棒+M右=-196N·m+196N·m+392N·m=392N·m≠0由于合力矩不为零,所以木棒不平衡,会绕支点逆时针转动练习解答2根据约定,逆时针力偶矩为正,顺时针力偶矩为负第一个力偶矩M₁=8N·m(逆时针,正)第二个力偶矩M₂=-5N·m(顺时针,负)第三个力偶矩M₃=-3N·m(顺时针,负)力偶矩的代数和M=M₁+M₂+M₃=8N·m+-5N·m+-3N·m=0由于力偶矩的代数和为零,所以这个力偶系统处于平衡状态总结与复习力的基本概念与三要素牛顿第二定律核心公式与应用力是物体间的相互作用力与加速度成正比,与质量成反比••F=ma力的三要素大小、方向、作用点力是改变物体运动状态的原因••力的单位牛顿受力分析是解决力学问题的关键•N•力的分类接触力与非接触力摩擦力的作用与计算••力的合成与分解复杂力学问题的求解技巧••受力分析方法与实验验证力矩和平衡的理解与计算受力图绘制技巧识别力、确定方向和大小力矩×力使物体转动的效应••M=F d典型受力分析案例斜面、连接体、传送带力偶产生纯转动效应的力对••力学实验设计与演示加速度计、力矩测量平衡条件合力为零,合力矩为零••实际应用如何将力学原理应用于日常生活静力平衡与动力平衡的区别••解题策略从受力分析到数学求解的完整过程刚体的平衡分析方法••通过本课件的学习,我们已经系统地掌握了力学的基本概念和原理力作为物理学中最基础的概念之一,是理解和解释自然现象的关键牛顿第二定律为我们提供了分析物体运动的强大工具,而力矩和平衡的概念则帮助我们理解物体的转动和静止状态在今后的学习中,我们将把这些基础知识应用到更复杂的物理现象中,如能量转换、振动和波动、流体力学等同时,这些力学原理也是工程设计、建筑结构和日常技术应用的理论基础。
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