第二章力和力矩

2016.09第二章力和力矩2024/3/108:29:081第二章力和力矩2.1力重力2.2弹力摩擦力2.3共点力的合成2.4力的分解2.5力矩2024/3/108:29:0822.1力重力任务目标知道力的概念、力的图示以及力的种类掌握物体的重心及重心在工程技术上的意义掌握物体的重心与其稳定性及其在工程技术上的应用2024/3/108:29:083能力目标：1、能分清受力物体和实力物体2、能正确地画出力的图示与力的示意图3、能确定物体的重心，并能计算重力的大小学习方法：1、结合生活中的例子分析题目2、理论与实际相结合，立足于工程技术2024/3/108:29:084一、力1.力的概念力是物体之间的相互作用。力的基本结论？2024/3/108:29:085潮汐地球和月球的相互作用2024/3/108:29:0862、力作用的效果使物体发生哪些变化？2024/3/108:29:087物体运动状态的变化指的什么？2024/3/108:29:0883、力的三要素内容力的图示力的种类？是什么？如何表示？有哪些力？2024/3/108:29:089按力的性质分重力、弹力和摩擦力按力的作用效果分拉力、压力、支持力、动力、阻力等2024/3/108:29:0810二、重力1、重力如何产生的？方向？大小？测量工具？质量与重量的关系？2024/3/108:29:08112.重心地球对物体的重力作用在物体的各个部分。从效果上看，我们通常认为整个物体受到的重力作用在一个点上，这个点叫做物体的重心。2024/3/108:29:0812物体重心的确定？规则物体不规则的物体重心在工程技术上的意义？2024/3/108:29:0813工程技术上物体的重心与稳定性的关系？作业分析P29—2、32024/3/108:29:0814你能完成的是P29第2题、第4题、2024/3/108:29:08机电与汽车工程教学部152.2弹力摩擦力任务目标1、知道弹力产生的原因2、掌握弹簧称的制成原理3、知道摩擦力的利与弊以及他在工程上的应用2024/3/108:29:0816任务进行时一、弹力1、形变在力的作用下，物体的形状或体积的改变叫做形变。2024/3/108:29:08172、弹力发生形变的物体，由于要恢复原状，对跟它接触的物体要产生力的作用，这种力称为弹力。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。2024/3/108:29:0818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。2024/3/108:29:0819弹簧秤的制成原理胡克定律2024/3/108:29:0820二、摩擦力当一个物体在另一个物体表面滑动时，要受另一个物体的阻碍，这种阻碍两个物体间相对滑动的力叫做滑动摩擦力。1.滑动摩擦力2024/3/108:29:0821滑动摩擦力的方向滑动摩擦力的大小？f=

N2024/3/108:29:0822例题：钢筋拉力器底座是用铸铁制成的，铸铁与地面间的动摩擦因数为0.30。要缓慢地移动一质量为2.0×103kg的拉力器，需在水平方向对拉力器施加多大拉力？为了省力，应采取什么办法？工程技术上的应用2024/3/108:29:0823受力分析？采用的办法？为了省力，可在车床底座下搁置一些圆木或钢管，使车床在圆木或钢管上滚动前进。2024/3/108:29:0824看图说话？2024/3/108:29:08252.静摩擦力静摩擦实验静摩擦力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的阻碍作用，这时产生的摩擦叫做静摩擦。2024/3/108:29:0826静摩擦力的方向总跟接触面相切，并且跟物体相对运动趋势的方向相反。最大静摩擦力物体即将开始运动时，静摩擦力达到最大值fmax

。静摩擦力大小0≤f≤fmax2024/3/108:29:0827静摩擦应用2024/3/108:29:08282024/3/108:29:0829汽车转弯所需的向心力？2024/3/108:29:08302024/3/108:29:0831摩擦的利与弊？没有摩擦的世界？作业分析P33

2024/3/108:29:0832你能完成的是P33第3题、第4题2024/3/108:29:08机电与汽车工程教学部33三、力的合成与分解一、力的合成二、力的分解2024/3/108:29:0834任务目标：1、从力的等效性理解合力与分力2、能正确运用里的平行四边形法则解题3、会求几个共点力的合力任务进行时……2024/3/108:29:0835一、力的合成1、合力与分力从效果上看，用一个力F可代替两个力F1和F2，力F叫做力F1和F2的合力，力F1和F2叫做力F的分力。2024/3/108:29:0836受力？2024/3/108:29:08372、力的合成求分力F1和F2的合力F叫做力的合成。3、共点力？2024/3/108:29:08384、力的平行四边形定则

如果用表示共点力F1和F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力的大小和方向就可以用这两个邻边之间的对角线表示出来。这叫做力的平行四边形定则。2024/3/108:29:0839把F1和F2合成为F余弦定理2024/3/108:29:08402024/3/108:29:0841二、共点力的平衡1、平衡状态物体保持静止或匀速直线运动的状态2、条件？2024/3/108:29:0842例题：力F1=30N，方向水平向右，力F2=40N，方向竖直向下，用作图法求这两个力的合力F的大小和方向。选择某一标度，如取10mm长的线段表示10N的力，作出力的平行四边形，则表示F1的线段长30mm，表示F2的线段长40mm。

用刻度尺量得表示合力F的对角线长为50mm，所以合力的大小F=10×50/10=50N。

用角度尺量得合力F与力F1的夹角为53

。2024/3/108:29:0843三、同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值，矢量方向与正方向相反时取负值。方法;2024/3/108:29:0844示例F1=2N，F2=3N，F3=4N2024/3/108:29:08452024/3/108:29:0846相信你能行P37—38第2题、第3题、第4题任务目标：1、能把一个已知力分解成两个力2、掌握正交分解法3、能用数学方法解决工程技术上简单的问题任务进行时……2024/3/108:29:08472.4力的分解1、力的分解（1）分力与合力从效果上看，两个力F1和F2可代替一个力F，力F1和F2叫做拉力F的分力P17图（2）力的分解求一个已知力的分力叫做力的分解482、用平行四边形定则进行力的分解把表示已知力的线段作为平行四边形的对角线，作平行四边形，与对角线相邻的两条边就用来表示两个分力。2024/3/108:29:0849从上图可以知道，如果没有其他限制，对于同一条对角线，可以做出无数

个不同的平行四边形。把一个已知力分解成一对确定的分力必须具备如下的条件：已知两个分力的方向或者已知一个分力的大小和方向2024/3/108:29:08503、正交分解把一个已知力沿两个相互垂直的方向分解如图示，把重力G按相互垂直的方向分解成F1和F2。2024/3/108:29:0851例题走钢丝是我国传统的杂技项目。设运动员体重为G，当他走到钢丝绳的中间时，钢丝绳成170°的角度。求这时钢丝绳所受的拉力2024/3/108:29:0852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。WF1F22024/3/108:29:08532024/3/108:29:0854你也能做到的是P41第2题、第3题2、5力矩和力偶要求能正确找出力臂知道力矩，会计算力矩掌握力矩平衡以及在工程上的应用2024/3/108:29:0855一、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。2024/3/108:29:0856（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）力矩力F和力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。M=FL力矩的单位是牛米，符号是N·m。

力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。2024/3/108:29:08573.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2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，则物体转动平衡时，力矩的代数和等于零。即M1+M2+M3+…=0或者M合=02024/3/108:29:08584.力矩平衡条件的应用例题如图所示，质量均匀的杆BO可绕B轴转动，杆BO重力G1=100N。钢绳AO与横梁的夹角θ=30°，在杆BO的端点O处挂一重力为G2=600N的重物，为使水平横梁安全平衡，求钢绳抗断拉力应不小于多少牛？2024/3/108:29:0859解取横梁BO为研究对象，由力矩平衡的条件可得由F=G2，代入上式可得由此得可见，钢绳的抗断拉力不能小于1300N。2024/3/108:29:0860二、力偶1.什么是力偶

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