物体的平衡与牛顿运动定律 完整版课件

1、物体的平衡与牛顿运动定律一、物体的平衡1、物体的平衡条件2、共力点作用下物体的平衡3、知识点总结 (1) 物体所受的合力为零,即加速度a=0; (2) 物体所受的合力矩要为零,即角加速度等于0。(这就是 所谓的转动平衡) 只要满足以上两个条件,不论物体运动与否,都是平衡状态 转动平衡：指在一个转动轴上受到几个力的同时作用下转动轴处于静止状态或匀速转动，此时各力的力矩代数和为零。1、物体处于平衡状态的条件是什么？返回2、共力点作用下物体的平衡(1)中学物理中常见的几种力摩擦力易错点： 运动的物体可能受到静摩擦力作用，而静止的物体也可能受到滑动摩擦力作用。摩擦力的方向可能与物体的运动方向相同，也可

2、能与运动方向相反，甚至可能与运动方向不在同一条直线上。因而摩擦力可以是阻力，也可以是动力。拉密定理：如果物体在三个共力点作用下处于平衡状态，那么各力的大小分别与另外两个力的夹角的正弦成正比。返回知识要点总结物体的平衡状态：一个物体在共力点作用下，如果总保持静止或匀速直线运动，则该物体就处于平衡状态分量式Fx=0Fy=0 平衡条件：F合=0 平衡条件的推论： 二力平衡特点：这两个力等大、反向、共线 三力平衡特点：其中两个力的合力必和第三个力等大、反向、共线 n力平衡：其中（n-1）个力的合力必和第n个力等大、反向、共线 应用共力点的平衡条件解题的一般步骤确定研究对象分析研究对象的受力情况（判断摩

3、擦力方向）判断研究对象是否处于平衡状态应用共力点的平衡条件，选择适当的方法，列平衡方程求解方程，并根据情况，对结果加以说明或必要的讨论临界与极值问题 临界问题是动力学中常见的一类问题，一般的临界问题大多由于物体的受力（一般为接触力）发生突变，造成加速度发生突变，解决这类问题的关键是要挖掘临界条件，只要让临界条件充分暴露出来，我们就能用牛二定律解决之。 相互接触的两个物体脱离的临界条件是相互作用的弹力为零。即N=0。绳子松弛的临界条件是绳子张力为零，即T=0。 例1：春天有许多朋友放风筝，会放风筝的人，可使风筝静止在空中，以下四幅图中MN代表风筝截面，OL代表风筝线，风向水平，风筝可能静止的是（

4、 ）解析：对风筝进行受力分析，风筝受重力、风给它的弹力和绳子的拉力，三个力的合力为零。由图可知，选B例2：如图所示，物体A靠在倾斜的墙面上，在与墙面和B垂直的力F作用下，A、B保持静止，则A、B物体受力的个数为( )A.2个;4个 B.3个；3个 C.4个；3个 D.5个；4个解析：B的受力简单一点，先取B为研究对象，若只受G与F作用，B物体不可能静止。因此A对B有弹力与摩擦力，B物体共受四个力作用。再取A为研究对象，受重力、B对A的弹力、B对A沿A向下的摩擦力、墙对A的弹力、墙对A沿墙向上的摩擦力，A物体共受五个力作用。此题也可以对AB整体分析推出墙对A对有弹力和向上的摩擦力（与分析B类似）

5、，选D规律总结：1.在分析两个以上相互作用物体的受力分析时，要整体法和隔离法相互结合。2.确定摩擦力和弹力的方向时，通常根据物体所处的状态，采用“假设法”判断。3.当直接分析某一物体的受力不方面时，常通过转移研究对象，先分析与其相互作用的另一物体的受力，然后根据扭动第三定律分析该物体的受力，上例中就是先分析了B的受力，又分析A的受力。 例3：如右图所示，两木块的质量分别为m1和m2，两轻质弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不拴接），整个系统处于平衡状态.现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面弹簧，在这过程中下面木块移动的距离为（）A.m1g/k1 B.m2g/k1

6、C.m1g/k2 D.m2g/k2解析：整个系统处于平衡状态时，k2弹簧的弹力是k2x1=（m1+m2）g.当m1被提离上面的弹簧时，k2弹簧的弹力是k2x2=m2g，木块m2移动的距离是x1-x2=（m1-m2）g/k2-m2g/k2=m1g/k2,选C1、牛顿第一定律2、牛顿第二定律3、牛顿第三定律二、牛顿运动定律(1)内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。(2)意义：a.它指出一切物体都具有惯性；b.它指出了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，换言之，力是产生加速度的原因牛顿第一定律（惯性定律）亚里士多德的观点：力是维持物体运

7、动的原因（“直觉”+“观察”）（错误的）笛卡尔的观点：如果没有其他原因，运动的物体将以同一速度沿着一条直线永恒地运动下去伽利略理想斜面实验小球沿斜面由静止滚下，再滚上另一斜面，若不计摩擦将滚到同一高度处，放低一斜面后，仍到达同一高度，但滚得更远，若放平一斜面后，球将一直滚下去伽利略的观点：在水平面上的物体，若没有摩檫，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度运动下去（“实验”+“科学推理”）惯性定义：物体本身所具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性惯性特点:一切物体都具有惯性，物体的运动并不需要力来维持惯性是物体的固有属性，不是力；与物体的受力情况及运动情况、地理位置无关质量是物

8、体惯性大小的惟一量度；质量越大，物体的惯性越大，物体的运动状态越难改变返回内容：物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同。公式：F合=ma（矢量式）牛顿第二定律因果性：牛顿第二定律揭示了合力与加速度的因果关系，即加速度的大小是由合力和质量共同决定的瞬时性：牛顿第二定律反映了加速度与合力的瞬时对应关系矢量性：加速度的方向与合外力的方向始终一致同体性：公式中的 m、a分别是同一研究对象的合力、质量和加速度。相对性：牛顿第二定律只适用于惯性参照系。（相对于地面的加速度为零的参照系）特点超重、失重超重失重（a0）的定义超重：物体对水平支持物的压力N（或对悬挂物的

9、拉力）大于物体的重力，这种现象叫做超重现象 加速度向上 向上加速或向下减速失重：物体对水平支持物的压力N（或对悬挂物的拉力）小于物体的重力，这种现象叫做失重现象 加速度向下 向下加速或向上减速平衡状态（a=0）完全失重状态（a=g）在完全失重的情况下，一切由重力产生物理现象都会完全消失判断方法：可以从定义，也可以从a的方向用牛顿第二定律解题方法合成法:若物体只受两个力作用产生加速度时，根据平行四边形定则求合力.运用三角形的有关知识，列出分力、合力及加速度之间的关系求解.正交分解法:若物体受两个或多个力作用产生加速度时，常把力正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上，有Fx=ma(沿加速度方向)F

10、y=0(垂直于加速度方向)返回内容：两个物体之间的作用力和反作用总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。特点：普适性、同时性、等值性、共线性、异体性、同质性、实验性牛顿第三定律作用力与反作用力的特点平静的湖面上，在一只船上用力推另一只船，另一只船也要推一只船，两只船将同时向相反方向运动说明:两个物体之间的作用力和反作用力是相互的，是同时产生的，且方向相反。在水面上放两个软木塞，一个软木塞上放一个小磁铁，另一软木塞上放一个小铁条，可以看到由于小磁铁和小铁条的相互吸引，两个软木塞同时相向运动。说明：两个物体之间的作用力是相互的，是同时产生的，且方向相反。用手拉弹簧秤A，可以看到两个弹簧秤的指针同

11、时运动，且两个弹簧秤的示数是相等的，改变手拉弹簧的拉力，弹簧秤的示数也随着改变，但两个示数总相等。说明：作用力和反作用力大小总是相等的，也是同时产生的。实验分析作用力和反作力的关系可概括为：“四同，三不同”“四同”：大小相同；同生、同灭、同变化；性质相同；在同一直线上“三不同”：方向相反；作用在不同的物体上；作用效果不同相互作用力与一对平衡力的区别对比相同点 不同点 相互作用力 1、大小相等2、方向相反3、作用在一条直线上。1 .两力必性质相同2.同时出现，同时消失3.分别作用在两个物体上（互为施力物和受力物）4.两个力各自效果,不能抵消平衡力1.性质可以不相同2.可以不同时消失3.同时作用在

12、一个物体上（研究对象）4.两个力的总效果使物体平衡牛顿运动定律总结牛顿第一定律指出了惯性的概念，描述了物体不受力时的运动状态是匀速直线运动状态或静止状态，并指出力时产生加速度的原因牛顿第二定律定量地描述了加速度与力的关系，明确了质量是物体惯性大小的量度牛顿第三定律揭示了力作用的相互性，因此牛顿第三定律比较全面地反映了物体的相互作用的规律，是整个力学的基础适用范围：只适用于解决低速问题，不能用来处理高速运动问题；只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子适用条件：a质点 b惯性系牛顿运动定律习题下面说法正确的是（ ）A 惯性是只有物体在匀速运动或静止时才表现出来的性质B 物体的惯性是指物体不受外力作

13、用时仍保持原来直线运动状态或静止状态的性质C 物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态因而就无惯性D 惯性是物体的属性，与运动状态和是否受力无关 答案：D2、人走路时，人和地球间的作用力和反作用力的对数有（ ）A.一对 B.两对 C.三对 D.四对解析：分析地球对人的作用力个数，即有重力、支持力和摩擦力，选C3、如图所示一个劈形物abc各面均光滑，放在固定的斜面上，ab成水平并放上一个光滑小球，把物体abc从静止开始释放，则小球在碰到斜面以前的运动轨迹是（） A.沿斜面的直线 B.竖直的直线 C.弧形曲线 D.折线解析：因小球在物

14、体abc上从静止释放过程中，水平方向不受力的作用，由于惯性，水平方向仍保持静止而没有运动，所以小球在碰到斜面前运动轨迹是竖直的直线. 选B4、在光滑水平面上的木块受到一个方向不变，大小从某一数值逐渐变小的外力作用时，木块将作（）A匀减速运动B匀加速运动C速度逐渐减小的变加速运动D速度逐渐增大的变加速运动 解析：木块受到外力作用必有加速度已知外力方向不变，数值变小，根据牛顿第二定律可知，木块加速度的方向不变，大小在逐渐变小，也就是木块每秒增加的速度在减少由于加速度方向与速度方向一致，木块的速度大小仍在不断增加，即木块作的是加速度逐渐减小、速度逐渐增大的变加速运动选D物体的加速度只与它受到的外力有

15、联系，当外力逐渐减小到零时，物体的速度恰增大到最大值Vm以后，物体就保持这个速度沿光滑水平面作匀速直线运动，这个物体的vt图大致如右图所示aABFO5、质量为m1的物体放在A地的地面上，用竖直向上的力F拉物体，物体在竖直方向运动时产生的加速度a与拉力F的关系如图中A线所示；质量为m2的物体在B地地面上做类似的实验，得到加速度a与拉力F关系如图中B线所示，A、B两线的延长线交oa轴于同一点，设A、B两地的重力加速度分别为g1和g2，由图可知 （ ）A.m2m1,g2g1 B.m2m1,g2g1 C.m2m1,g2g1 D.m2m1,g2g1解析：由图中虚线交于同一点可知，g2g1，图线与F轴交点表示物体处于平衡状态，故Fmg.有m=F/g，因为FAFB，所以m2m1.选D6、如图所示，两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块，质量分别为m1和m2，拉力F1和F2方向相反，与轻线沿同一水平直线，且F1F2.试求在两个物块