推力和拉力教学课件

推力和拉力教学课件第一章力的基本概念什么是力？力是物体之间的相互作用，能够改变物体的运动状态或形状当我们推动或拉动物体时，我们就在施加力力的存在无处不在，从宏观的行星运动到微观的分子相互作用，都受到各种力的影响力的大小表示力的强弱程度，可用数值量化力的方向表示力作用的指向，是矢量特性力的作用点表示力施加的具体位置力的表现形式推力拉力推力是指物体受到的向前或向外的作用力当我们推动一辆购物拉力是指物体受到的向后或向内的作用力当我们拉开抽屉、拔河车、按下按钮或发射火箭时，都在施加推力或使用起重机时，都在施加拉力•方向通常是从力源指向物体•方向通常是从物体指向力源•使物体向前或向远离力源方向运动•使物体向后或向力源方向运动•例如手推门、发动机推动汽车•例如拉开门、吊车提升重物推力与拉力，生活中的力力的单位与测量力的国际单位力的测量工具力的国际单位是牛顿（Newton），简称N1牛顿定义为使质量为1千克的物体获得1米/秒²加速度所需的力公式表示1N=1kg·m/s²日常力的大小参考•一个苹果的重力约为1N•成人握手的力约为10-20N•推开门通常需要15-30N弹簧测力计是测量力大小的常用工具，基于胡克定律设计当外力作用于弹簧时，弹簧的形变量与所受力成正比第二章推力与拉力的物理特性推力的特点推力是一种向外施加的力，它使物体向远离力源的方向移动在物理学中，推力遵循牛顿第三定律当一个物体对另一个物体施加力时，后者也会对前者施加一个大小相等、方向相反的力推力的物理特性•作用方向通常是从施力者向物体•能量传递是从施力者到物体•可产生压缩形变•可以通过接触或介质传递现实生活中的推力实例汽车发动机通过燃烧燃料产生推力，这种推力通过传动系统传递到车轮，最终推动整个汽车前进火箭发动机则通过喷射高速气体产生向前的推力拉力的特点拉力的作用方式拉力的传递拉力的效应拉力沿施力方向将物体向内或向后拉动，通常拉力通过物体内部的分子间作用力传递，常在拉力可导致物体拉伸变形，如橡皮筋拉长；足是从物体指向施力者的方向绳索、链条等受拉物体中产生张力够大时会导致物体断裂日常生活中的拉力例子•拉开抽屉时，手对抽屉施加拉力•起重机吊起重物时，钢缆承受拉力•拔河比赛中，双方对绳子施加拉力•登山时，安全绳索承受攀登者的拉力•钓鱼时，钓线承受鱼的拉力力的平衡与合力平衡力合力当物体受到的所有外力的合力为零时，物体处于力平衡状态根据牛顿第一定律，此时物体保持静止或匀速直线运动平衡力条件•大小相等•方向相反•作用在同一直线上平衡力例子•桌面上静止的书本•匀速行驶的汽车•悬挂的吊灯合力是作用在物体上的所有力的矢量和，决定物体的加速度方向和大小计算合力的方法

1.同向力直接相加

2.反向力取差值，方向与大力相同平衡力与合力的直观演示拔河比赛是展示平衡力和合力的绝佳例子当两队实力相当时，绳子保持静止，表明作用在绳子上的拉力达到平衡当一方施加的力更大时，绳子会向该方向移动，此时绳子受到的合力不为零平衡状态1两队力量相等，绳子静止不动F左=F右，合力为零不平衡状态一队力量较大，绳子向该方向移动第三章推力和拉力的计算与分析本章将介绍如何定量分析推力和拉力，使用牛顿定律进行力学计算，以及如何通过受力分析预测物体的运动状态牛顿第二定律简介牛顿第二定律的基本内容物体的加速度与所受合外力成正比，与物体质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同其中•F合外力，单位为牛顿N•m物体质量，单位为千克kg•a物体加速度，单位为米/秒²m/s²实际应用举例受力分析方法确定研究对象明确要分析的是哪个物体或系统，建立适当的参考系绘制受力图把物体简化为质点，标出所有作用在物体上的力，包括大小、方向和作用点分解力将力分解为水平和竖直分量，便于计算计算合力计算各方向上的合力，得到总合力应用牛顿定律根据合力和质量，应用牛顿定律预测物体的运动状态受力分析的重要性正确的受力分析是解决力学问题的基础通过受力分析，我们可以•预测物体的运动轨迹•计算物体的运动参数（速度、加速度）•分析结构的稳定性•设计更高效的机械系统在工程设计、建筑结构和机械制造中，受力分析是确保安全和效率的关键步骤力的分解与合成力的合成力的分解力的合成是将多个力合并为一个等效力（合力）的过程平行四边形法则当两个力作用于同一点时，可以通过绘制以这两个力为邻边的平行四边形，对角线即为合力力的分解是将一个力分解为多个分力的过程，通常分解为相互垂直的两合力的大小可以通过以下公式计算个分力在斜面问题中，常将重力分解为•平行于斜面的分力F平行=mg·sinθ其中θ是两个力的夹角•垂直于斜面的分力F垂直=mg·cosθ其中θ是斜面与水平面的夹角力的分解使复杂问题简化，便于计算和分析力的分解示意图上图展示了力的分解原理一个力可以分解为不同方向的分力，最常见的是分解为水平和竖直两个互相垂直的分力通过力的分解，我们可以更容易地分析复杂力学系统中物体的运动状态力分解的实际应用在工程应用中，力的分解非常重要例如，设计桥梁时，需要分析桥梁承受的垂直荷载和水平风力；设计斜坡输送带时，需要计算重力的平行和垂直分量；航空器设计中，需要分析升力、阻力和推力的平衡关系第四章推力和拉力的实际应用本章将探讨推力和拉力在实验室和日常生活中的具体应用，帮助学生将理论知识与实际经验相结合，加深对力学概念的理解实验演示弹簧测力计测推力与拉力实验目的通过弹簧测力计测量不同情况下的推力和拉力，观察力的大小变化规律实验器材•弹簧测力计（0-5N和0-10N各一个）•小车一辆•砝码若干•光滑平板和粗糙平板各一块•细绳•滑轮实验步骤

1.调整测力计零点

2.测量静止状态下的推力/拉力

3.测量匀速运动状态下的推力/拉力

4.测量加速运动状态下的推力/拉力

5.记录数据并分析数据记录与分析实验情况力的大小N观察现象生活中的推力实例火箭发动机推力手推门的推力汽车加速的推力火箭发动机通过高速喷射燃烧产物产生推力，推门时，我们的手对门施加推力，使门绕铰链汽车发动机产生的推力通过传动系统和轮胎传使火箭克服地球引力升空根据牛顿第三定旋转推力的大小通常为15-30N，方向垂直于递到地面，地面反作用力推动汽车前进现代律，火箭向后喷射气体，气体反作用力推动火门板汽车的推力可达数千牛顿，使汽车能够快速加箭向前速门的设计考虑了力矩原理，通过调整把手位置火箭的推力可达到数百万牛顿，足以将卫星和可以改变所需推力的大小，使开门更轻松理解推力原理有助于设计更高效的交通工具宇航员送入太空生活中的拉力实例吊车拉力绳索拉力吊车通过钢缆对重物施加拉力，使重物克服重力上升钢缆承受的拉力等于重物的重力加上加速度产生的惯绳索是传递拉力的重要工具，在许多场景中发挥关键作用性力拔河比赛两队对绳子施加相反方向的拉力例如，一个5000kg的集装箱在静止提升时，钢缆承受约49000N的拉力（F=mg=5000kg×

9.8m/s²=49000N）如果加速提升，拉力会更大攀岩安全绳承受登山者的重力，确保安全牵引系统用于拖拽故障车辆吊车设计必须考虑最大拉力，确保安全系数充分悬挂物体如吊灯、悬挂标志等船舶系泊缆绳承受船只漂移的拉力摩擦力与推拉力的关系摩擦力的本质摩擦力是两个接触表面之间相互阻碍运动的力，方向总是与物体的运动或相对运动趋势相反摩擦力的大小与两个因素有关接触面的正压力（垂直于接触面的力）摩擦力与推拉力的相互作用接触面间的摩擦系数（与材料特性有关）当我们推或拉物体时，需要克服摩擦力才能使物体移动•如果推力/拉力小于最大静摩擦力，物体保持静止其中μ是摩擦系数，F正是正压力•如果推力/拉力等于最大静摩擦力，物体即将运动•如果推力/拉力大于最大静摩擦力，物体开始运动，此时受到动摩擦力在匀速运动状态下推力/拉力=动摩擦力了解摩擦力与推拉力的关系，有助于设计更高效的机械和解决日常生活中的力学问题斜面上推拉物体示意图上坡推物体当我们在斜面上向上推动物体时，需要克服•物体重力的平行分量（mg·sinθ）•摩擦力（μmg·cosθ）总所需推力F推=mg·sinθ+μmg·cosθ下坡拉物体当我们在斜面上向下拉动物体时，情况会有所不同•物体重力的平行分量（mg·sinθ）辅助运动•摩擦力（μmg·cosθ）阻碍运动所需拉力F拉=μmg·cosθ-mg·sinθ如果重力分量大于摩擦力，物体会自行下滑，此时需要向上拉力来控制速度理解斜面上物体的受力分析，对解决工程问题和日常生活中的力学问题有重要意义例如，设计坡道、计算所需牵引力、确定安全角度等第五章综合练习与课堂总结本章将通过一系列练习题和互动活动，帮助学生巩固对推力和拉力的理解，并将所学知识应用到实际问题中练习题分析下图中物体受力情况1问题

1.分析木块受到哪些力？

2.如果木块恰好处于静止状态，推力F的大小是多少？

3.如果要使木块以2m/s²的加速度向上运动，推力F应为多少？解答思路如图所示，一个质量为2kg的木块放在倾角为30°的斜面上，斜面的摩首先需要分解重力为平行和垂直于斜面的分量擦系数μ=

0.2一个水平向右的推力F作用在木块上•平行分量G平行=mg·sinθ=2kg×

9.8m/s²×sin30°=

9.8N•垂直分量G垂直=mg·cosθ=2kg×

9.8m/s²×cos30°=17N摩擦力f=μ·G垂直=

0.2×17N=

3.4N静止状态下F·cos30°=G平行+f=

9.8N+

3.4N=

13.2N所以F=

13.2N÷cos30°=

15.2N练习题2某物体质量为5kg，受到10N推力解答

1.摩擦力计算正压力=物体重力=mg=5kg×

9.8m/s²=49N摩擦力=μ×正压力=

0.1×49N=

4.9N

2.加速度计算物体受到的合力=推力-摩擦力=10N-

4.9N=

5.1N根据牛顿第二定律a=F/m=

5.1N/5kg=

1.02m/s²

3.速度和位移计算3秒后的速度v=at=

1.02m/s²×3s=

3.06m/s3秒后的位移s=½at²=½×

1.02m/s²×3s²=

4.59m结论物体以

1.02m/s²的加速度运动，3秒后速度为

3.06m/s，位移为

4.59m课堂互动拔河比赛中的力平衡讨论讨论问题

1.绳子静止不动时，两队施加的拉力关系如何？

2.绳子开始移动时，两队施加的拉力和绳子的加速度有什么关系？

3.地面摩擦力在拔河中起什么作用？

4.如何利用物理学原理提高拔河的胜算？物理分析拔河比赛是力平衡与合力的绝佳示例当绳子静止时，两队拉力大小相等，方向相反当绳子移动时，合力不为零，方向指向获胜方地面摩擦力是拔河中的关键因素，它允许参与者对绳子施加拉力而不滑动角度、姿势和协调配合都会影响最终结果活动设计将学生分成若干组，每组5-6人，进行简单的拔河比赛比赛中设置不同情境

1.两队人数相等，力量相近

2.一队人数/力量明显多于另一队

3.双方拉力平衡后，一方突然增加拉力知识点回顾力的定义与三要素推力与拉力的区别与联系力是物体间的相互作用，可以使物体发生形推力使物体向远离力源方向运动，拉力使物变或运动状态改变力的三要素包括大小、体向力源方向运动两者都能改变物体运动方向和作用点状态，都遵循牛顿运动定律牛顿第二定律的应用力的合成与分解F=ma，物体的加速度与所受合外力成正力的合成是将多个力合并为一个等效力力比，与质量成反比通过此定律可以计算推的分解是将一个力分解为多个分力，通常为力、拉力对物体运动的影响相互垂直的两个分力以上知识点构成了理解推力和拉力的基础框架掌握这些概念和原理，可以帮助我们分析和解决日常生活中的各种力学问题课后思考生活中的推力和拉力例子设计更高效的机械思考并列举日常生活中至少5个未在课堂上提到的推力和拉力例子分析这些例子中力的作用方式、大小和效果可能的推力例子•打排球时手对球的推力•自动门开关的液压推力•钢笔笔尖对纸的推力可能的拉力例子•抽屉把手受到的拉力•风筝线受到的拉力•自行车刹车线受到的拉力思考如何利用推力和拉力原理设计或改进一种简单机械，使其更加高效设计时可以考虑•如何减少摩擦力的影响•如何利用杠杆原理减小所需力•如何优化力的传递方向•如何利用材料特性提高效率尝试绘制设计草图，并说明其工作原理和优势动手实践，理解力的奥秘通过亲身实验和动手操作，学生能够更直观地理解推力和拉力的特性与作用实践活动不仅加深了对理论知识的理解，还培养了学生的动手能力和科学探究精神课堂实验收获学生通过测量不同情况下的推力和拉力，直观感受力的大小变化，验证了牛顿定律的正确性实验过程中，同学们积极合作，认真记录数据并进行分析，展现了良好的科学态度探究性学习除了课堂实验外，鼓励学生在生活中继续探索推力和拉力的应用通过观察、测量和思考，将课堂知识与日常经验相结合，培养科学思维和创新能力结束语推力和拉力是物理学中最基本也是最重要的概念之一，它们是理解力学的基础通过本课程的学习，我们已经掌握了推力和拉力的基本特性、计算方法以及在日常生活中的广泛应用科学探索是一个永无止境的过程希望这门课程能够激发同学们对物理世界的好奇心，培养观察、分析和解决问题的能力期待大家在今后的学习和生活中，能够用科学的眼光发现更多力的故事，用科学的思维解决更多实际问题核心价值给我一个支点，我将撬动整个地球—阿基米德掌握基础理解推力和拉力的基本概念和应用，为进一步学习力学奠定基础培养能力发展科学思维和问题解决能力，学会用物理学的方法分析现实问题联系实际将理论知识与日常生活相结合，理解物理学在技术发展中的重要作用。