第二章力和力矩

1、技术物理第二章技术物理第二章 2016.092016.09 第二章第二章 力和力矩力和力矩 2021年7月1日星期四12时23 分17秒 1 技术物理第二章技术物理第二章 第二章第二章 力和力矩力和力矩 2.1 2.1 力力 重力重力 2.2 2.2 弹力弹力 摩擦力摩擦力 2.3 2.3 共点力的合成共点力的合成 2.4 2.4 力的分解力的分解 2.5 2.5 力矩力矩 2021年7月1日星期四12时23 分17秒 2 技术物理第二章技术物理第二章 2.1 2.1 力力 重力重力 任务目标任务目标 知道力的概念、力的图示以及力的知道力的概念、力的图示以及力的 种类种类 掌握物体的重心及重心

2、在工程技术掌握物体的重心及重心在工程技术 上的意义上的意义 掌握物体的重心与其稳定性及其在掌握物体的重心与其稳定性及其在 工程技术上的应用工程技术上的应用 2021年7月1日星期四12时23 分18秒 3 技术物理第二章技术物理第二章 能力目标：能力目标： 1 1、能分清受力物体和实力物体、能分清受力物体和实力物体 2 2、能正确地画出力的图示与力的示意图、能正确地画出力的图示与力的示意图 3 3、能确定物体的重心，并能计算重力的大小、能确定物体的重心，并能计算重力的大小 学习方法：学习方法： 1 1、结合生活中的例子分析题目、结合生活中的例子分析题目 2 2、理论与实际相结合，立足于工程技术

3、、理论与实际相结合，立足于工程技术 2021年7月1日星期四12时23 分18秒 4 技术物理第二章技术物理第二章 一、力一、力 1.1.力的概念力的概念 力是物体之间的相互作用。 力的基力的基 本结论？本结论？ 2021年7月1日星期四12时23 分18秒 5 技术物理第二章技术物理第二章 潮汐地球 和月球的 相互作用 2021年7月1日星期四12时23 分18秒 6 技术物理第二章技术物理第二章 2 2、力作用的效果、力作用的效果 使物体发生哪些变化？使物体发生哪些变化？ 2021年7月1日星期四12时23 分19秒 7 技术物理第二章技术物理第二章 物体运动状态的变化指的什么？ 2021

4、年7月1日星期四12时23 分19秒 8 技术物理第二章技术物理第二章 3 3、力的三要素、力的三要素 内容内容 力的图示力的图示 力的种类？力的种类？ 是什么？是什么？ 如何表如何表 示？示？ 有哪些有哪些 力？力？ 2021年7月1日星期四12时23 分19秒 9 技术物理第二章技术物理第二章 按力的性质分按力的性质分 重力、弹力和摩擦力重力、弹力和摩擦力 按力的作用效果分按力的作用效果分 拉力、压力、支持力、动力、阻力等拉力、压力、支持力、动力、阻力等 2021年7月1日星期四12时23 分19秒 10 技术物理第二章技术物理第二章 二、重力二、重力 1 1、重力、重力 如何产生的？如何

5、产生的？ 方向？方向？ 大小？大小？ 测量工具？测量工具？ 质量与质量与 重量的重量的 关系？关系？ 2021年7月1日星期四12时23 分20秒 11 技术物理第二章技术物理第二章 2. 2.重心重心 地球对物体的重力地球对物体的重力 作用在物体的各个作用在物体的各个 部分。从效果上看，部分。从效果上看， 我们通常认为整个我们通常认为整个 物体受到的重力作物体受到的重力作 用在一个点上，这用在一个点上，这 个点叫做物体的重个点叫做物体的重 心。心。 2021年7月1日星期四12时23 分20秒 12 技术物理第二章技术物理第二章 物体重心的物体重心的 确定？确定？ 规则物体规则物体 不规则的

6、物体不规则的物体 重心在工程技术上的重心在工程技术上的 意义？意义？ 2021年7月1日星期四12时23 分21秒 13 技术物理第二章技术物理第二章 工程技术上物体的重心与稳定性的关系工程技术上物体的重心与稳定性的关系？ 作业作业分析分析P292P292、3 3 2021年7月1日星期四12时23 分21秒 14 技术物理第二章技术物理第二章 你能完成的是你能完成的是 P29P29 第第2 2题、第题、第4 4题、题、 2021年7月1日星期四12时23 分22秒 机电与汽车工程教学部15 技术物理第二章技术物理第二章 2.2 2.2 弹力弹力 摩擦力摩擦力 任务目标任务目标 1 1、知道弹

7、力、知道弹力 产生的原因产生的原因 2 2、掌握弹簧称的制成原理、掌握弹簧称的制成原理 3 3、知道摩擦力的利与弊以及他在工程上、知道摩擦力的利与弊以及他在工程上 的应用的应用 2021年7月1日星期四12时23 分22秒 16 技术物理第二章技术物理第二章 任务进行时任务进行时 一、弹力一、弹力 1 1、形变、形变 在力的作用下，物体的形状或在力的作用下，物体的形状或 体积的改变叫做形变。体积的改变叫做形变。 2021年7月1日星期四12时23 分23秒 17 技术物理第二章技术物理第二章 2 2、弹力、弹力 发生形变的物体，由于要恢复原状，对发生形变的物体，由于要恢复原状，对 跟它接触的物

8、体要产生力的作用，这种跟它接触的物体要产生力的作用，这种 力称为弹力。力称为弹力。 例题 一本书放在桌面上，试分析产生于 书和桌面之间的弹力。 2021年7月1日星期四12时23 分23秒 18 技术物理第二章技术物理第二章 例题 电线下方悬挂电灯，分析产生于电线和电灯之间的弹力 绳的拉力指绳对所拉物体的弹力，方向沿着绳 子背离所拉物体。 2021年7月1日星期四12时23 分24秒 19 技术物理第二章技术物理第二章 弹簧秤的制成原理弹簧秤的制成原理 胡胡 克克 定定 律律 2021年7月1日星期四12时23 分24秒 20 技术物理第二章技术物理第二章 二、摩擦力二、摩擦力 当当一个物体在

9、另一个一个物体在另一个 物体表面滑动时，要物体表面滑动时，要 受另一个物体的阻碍，受另一个物体的阻碍， 这种阻碍两个物体间这种阻碍两个物体间 相对滑动的力叫做滑相对滑动的力叫做滑 动摩擦力。动摩擦力。 1.滑动摩擦力 2021年7月1日星期四12时23 分24秒 21 技术物理第二章技术物理第二章 滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的方向 滑动摩擦力的滑动摩擦力的大小？大小？ f = N 2021年7月1日星期四12时23 分24秒 22 技术物理第二章技术物理第二章 例题例题 ：钢筋拉力器底座钢筋拉力器底座是用铸铁制成的，铸是用铸铁制成的，铸 铁与地面间的动摩擦因数为铁与地面间的动摩擦因数为0.30

10、0.30。要缓慢地移。要缓慢地移 动一质量为动一质量为2.02.010103 3kgkg的拉力器，的拉力器，需在水平方向需在水平方向 对拉力器施加对拉力器施加多大拉力？为了省力，应采取什多大拉力？为了省力，应采取什 么办法？么办法？ 工程技术上的应用工程技术上的应用 2021年7月1日星期四12时23 分25秒 23 技术物理第二章技术物理第二章 为了省力，可在车床底为了省力，可在车床底 座下搁置一些圆木或钢座下搁置一些圆木或钢 管，使车床在圆木或钢管，使车床在圆木或钢 管上滚动前进。管上滚动前进。 2021年7月1日星期四12时23 分25秒 24 技术物理第二章技术物理第二章 看图说看图说

11、 话？话？ 2021年7月1日星期四12时23 分27秒 25 技术物理第二章技术物理第二章 2.静摩擦力 静摩擦实验静摩擦实验 静摩擦力静摩擦力 当一个物体相对于另一个物体有滑动趋势，而当一个物体相对于另一个物体有滑动趋势，而 没有相对滑动时，这个物体将受到另一个物体没有相对滑动时，这个物体将受到另一个物体 的阻碍作用，这时产生的摩擦叫做静摩擦。的阻碍作用，这时产生的摩擦叫做静摩擦。 2021年7月1日星期四12时23 分27秒 26 技术物理第二章技术物理第二章 静摩擦力的方向静摩擦力的方向 总跟接触面相切，并且跟物体相对总跟接触面相切，并且跟物体相对 运动趋势的方向相反。运动趋势的方向相

12、反。 最大静摩擦力最大静摩擦力 物体即将开始运动时，静摩擦力达物体即将开始运动时，静摩擦力达 到最大值到最大值f fmax max 。静摩擦力大小 。静摩擦力大小 0 0f ff fmax max 2021年7月1日星期四12时23 分27秒 27 技术物理第二章技术物理第二章 静摩擦应用静摩擦应用 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 28 技术物理第二章技术物理第二章 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 29 技术物理第二章技术物理第二章 汽车转弯所需的向心力？汽车转弯所需的向心力？ 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 30 技术物理第二章技术物理第二章 202

13、1年7月1日星期四12时23 分28秒 31 技术物理第二章技术物理第二章 摩擦的利与弊？摩擦的利与弊？ 没有摩没有摩 擦的世擦的世 界？界？ 作业分析作业分析P33P33 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 32 技术物理第二章技术物理第二章 你能完成的是你能完成的是 P33P33 第第3 3题、第题、第4 4题题 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 机电与汽车工程教学部33 技术物理第二章技术物理第二章 三、三、力的力的合成合成与与分解分解 一、力的合成一、力的合成 二、力的分解二、力的分解 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 34 技术物理第二章技术物理第二

14、章 任务目标：任务目标： 1 1、从力的等效性理解合力与分力、从力的等效性理解合力与分力 2 2、能正确运用里的平行四边形法则解题、能正确运用里的平行四边形法则解题 3 3、会求几个共点力的合力、会求几个共点力的合力 任务进行任务进行时时 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 35 技术物理第二章技术物理第二章 一、力的合成一、力的合成 1 1、合力、合力与分力与分力 从效果上看，用一从效果上看，用一 个力个力F F可代替两个力可代替两个力F F1 1和和F F2 2，力，力F F叫做叫做 力力F F1 1和和F F2 2的合力，力的合力，力F F1 1和和F F2 2叫做力叫做力F

15、F的的 分力。分力。 2021年7月1日星期四12时23 分28秒 36 技术物理第二章技术物理第二章 受力？受力？ 2021年7月1日星期四12时23 分30秒 37 技术物理第二章技术物理第二章 2 2、力的合成、力的合成 求分力F 1和F2的 合力F叫做力的合 成。 3 3、共点力？、共点力？ 2021年7月1日星期四12时23 分30秒 38 技术物理第二章技术物理第二章 4 4、力、力的平行四边形定则的平行四边形定则 如果用表示共点力如果用表示共点力F F1 1和和F F2 2的线段为邻的线段为邻 边作平行四边形，那么合力的大小和边作平行四边形，那么合力的大小和 方向就可以用这两个邻

16、边之间的对角方向就可以用这两个邻边之间的对角 线表示出来。这叫做力的平行四边形线表示出来。这叫做力的平行四边形 定则。定则。 2021年7月1日星期四12时23 分30秒 39 技术物理第二章技术物理第二章 把把F1F1和和F2F2合成为合成为F F 余弦定理余弦定理 2021年7月1日星期四12时23 分31秒 40 技术物理第二章技术物理第二章 2021年7月1日星期四12时23 分31秒 41 技术物理第二章技术物理第二章 二、二、共点共点力的平衡力的平衡 1 1、平衡状平衡状 态态 物体保持静止或匀速直线运动的状态物体保持静止或匀速直线运动的状态 2 2、条件？、条件？ 2021年7月

17、1日星期四12时23 分32秒 42 技术物理第二章技术物理第二章 例题：例题： 力力F F1 1=30N=30N，方向水平向右，力，方向水平向右，力 F F2 2=40N=40N，方向竖直向下，用作图法，方向竖直向下，用作图法 求这两个力的合力求这两个力的合力F F的大小和方向。的大小和方向。 选择某一标度，如取选择某一标度，如取10mm10mm长的线段表示长的线段表示10N10N的的 力，作出力的平行四边形，则表示力，作出力的平行四边形，则表示F F1 1的线段长的线段长 30mm30mm，表示，表示F F2 2的线段长的线段长40mm40mm。 用用刻度尺量得表示合力刻度尺量得表示合力F

18、 F的对角线长为的对角线长为50mm50mm， 所以合力的大小所以合力的大小F F=10=1050/10=50N50/10=50N。 用用角度尺量得合力角度尺量得合力F F与力与力F F1 1的夹角为的夹角为5353 。 2021年7月1日星期四12时23 分32秒 43 技术物理第二章技术物理第二章 三、同三、同一直线上的矢量合成一直线上的矢量合成 当几个矢量处在一条直线上，可以设定当几个矢量处在一条直线上，可以设定 一个正方向，用正号或负号来表示矢量一个正方向，用正号或负号来表示矢量 的方向：矢量方向与正方向相同时取正的方向：矢量方向与正方向相同时取正 值，矢量方向与正方向相反时取负值。值

19、，矢量方向与正方向相反时取负值。 方法方法; ; 2021年7月1日星期四12时23 分33秒 44 技术物理第二章技术物理第二章 示例示例F F1 1=2N=2N，F F2 2=3N=3N，F F3 3=4N=4N 2021年7月1日星期四12时23 分33秒 45 技术物理第二章技术物理第二章 2021年7月1日星期四12时23 分33秒 46 相信你能行 P3738 第2题、第3题、 第4题 技术物理第二章技术物理第二章 任务任务目标：目标： 1 1、能把一个已知力分解成两个力、能把一个已知力分解成两个力 2 2、掌握正交分解法、掌握正交分解法 3 3、能用数学方法解决工程技术上简单的问

20、、能用数学方法解决工程技术上简单的问 题题 任务进行任务进行时时 2021年7月1日星期四12时23 分33秒 47 2.42.4 力的分解力的分解 技术物理第二章技术物理第二章 1、力的分解 （1 1）分力与合力）分力与合力 从从效果上看，两效果上看，两 个力个力F F1 1和和F F2 2可代替可代替 一个力一个力F F，力，力F F1 1和和 F F2 2叫做拉力叫做拉力F F的分的分 力力 P17P17图图 （2）力的分解 求一个已知力的分力叫做力的分解求一个已知力的分力叫做力的分解 48 技术物理第二章技术物理第二章 2、用平行四边形定则进行力的分解 把表示已知力的把表示已知力的 线

21、段作为平行四线段作为平行四 边形的对角线，边形的对角线， 作平行四边形，作平行四边形， 与对角线相邻的与对角线相邻的 两条边就用来表两条边就用来表 示两个分力。示两个分力。 2021年7月1日星期四12时23 分34秒 49 技术物理第二章技术物理第二章 从上图从上图可以可以知道，如果没有其他限知道，如果没有其他限 制制，对于，对于同一条对角线，可以做出同一条对角线，可以做出 无数无数 个不同的平行四边形。个不同的平行四边形。 把一个把一个 已知力已知力 分解成分解成 一对确一对确 定的分定的分 力必须力必须 具备如具备如 下的下的条条 件件： 已知两个分力的方向已知两个分力的方向 或者已知一

22、个分力的或者已知一个分力的 大小和方向大小和方向 2021年7月1日星期四12时23 分34秒 50 技术物理第二章技术物理第二章 3 3、正交分解正交分解 把一个已知力沿两个相互垂直的方向分解把一个已知力沿两个相互垂直的方向分解 如图示，把如图示，把 重力重力G G按按相相 互垂直的互垂直的方方 向分解向分解成成F1F1 和和F2F2。 2021年7月1日星期四12时23 分34秒 51 技术物理第二章技术物理第二章 例题例题 走钢丝是我国传统的杂技项目。走钢丝是我国传统的杂技项目。 设运动员体重为设运动员体重为G G，当他走到，当他走到 钢丝绳的中间时，钢丝绳成钢丝绳的中间时，钢丝绳成 1

23、70170的角度。求这时钢丝绳的角度。求这时钢丝绳 所受的拉力所受的拉力 2021年7月1日星期四12时23 分35秒 52 技术物理第二章技术物理第二章 解 将重力左右两侧钢丝绳的方向分解，用作图 法画出力沿着的平行四边形。测量发现，钢丝绳 上的拉力大约是运动员体重的6倍。可见，钢丝 绳上的拉力比运动员体重大得多。为了运动员的 安全，必须使钢丝绳具有足够的强度。 W F1 F2 2021年7月1日星期四12时23 分35秒 53 技术物理第二章技术物理第二章 2021年7月1日星期四12时23 分35秒 54 你也能做你也能做 到的是到的是 P41P41 第第2 2题、第题、第 3 3题题

24、技术物理第二章技术物理第二章 2、5 力矩和力偶 要求能正确找出力臂要求能正确找出力臂 知道力矩，会计算力矩知道力矩，会计算力矩 掌握力矩平衡以及在工程上的应用掌握力矩平衡以及在工程上的应用 2021年7月1日星期四12时23 分35秒 55 技术物理第二章技术物理第二章 一、力矩一、力矩 1.转动和转动平衡 有固定转动轴的物体，在力的作用下，如果保持静止 或匀速转动，我们称这个物体处于转动平衡状态。 2021年7月1日星期四12时23 分36秒 56 技术物理第二章技术物理第二章 （1）力臂 力和转动轴之间的距离，即从转动轴到力的作 用线的垂直距离，叫做力臂。 （2 2）力矩）力矩 力力F

25、F和力臂和力臂L L的乘积叫做力对转动轴的力矩的乘积叫做力对转动轴的力矩。M M= =FLFL 力矩的单位是牛米，符号是力矩的单位是牛米，符号是NmNm。 力力对物体的转动作用决定于力矩的大小，力矩对物体的转动作用决定于力矩的大小，力矩 越大，力对物体的转动作用越大。越大，力对物体的转动作用越大。 2021年7月1日星期四12时23 分36秒 57 技术物理第二章技术物理第二章 3.3.力矩的平衡力矩的平衡 （1）力矩平衡 如果这两个力矩大小相等，使物体保持转动平衡，这 就是力矩平衡。 （2）力矩平衡条件 表述1 物体转动平衡时，物体上向顺时针方向转 动的力矩之和等于使圆盘向逆时针方向转动的力矩 之和，即M1+M2=M3。 表述表述2 2 如果规定使物体向逆时针方向转动的力矩为如果规定使物体向逆时针方向转动的力矩为 正力矩，使物体向顺时针方向转动的力矩为负力矩，正力矩，使物体向顺时针方向转动的力矩为负力矩， 则物体转动平衡时，力矩的代数和等于零。即则物体转动平衡时，力矩的代数和等于零。即 M M1