第二章力和力矩

2016.09第二章力和力矩2023/2/236:38:421第二章力和力矩2.1力重力2.2彈力摩擦力2.3共點(diǎn)力的合成2.4力的分解2.5力矩2023/2/236:38:4222.1力重力任務(wù)目標(biāo)知道力的概念、力的圖示以及力的種類掌握物體的重心及重心在工程技術(shù)上的意義掌握物體的重心與其穩(wěn)定性及其在工程技術(shù)上的應(yīng)用2023/2/236:38:423能力目標(biāo)：1、能分清受力物體和實(shí)力物體2、能正確地畫(huà)出力的圖示與力的示意圖3、能確定物體的重心，并能計(jì)算重力的大小學(xué)習(xí)方法：1、結(jié)合生活中的例子分析題目2、理論與實(shí)際相結(jié)合，立足于工程技術(shù)2023/2/236:38:424一、力1.力的概念力是物體之間的相互作用。力的基本結(jié)論？2023/2/236:38:425潮汐地球和月球的相互作用2023/2/236:38:4262、力作用的效果使物體發(fā)生哪些變化？2023/2/236:38:427物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化指的什么？2023/2/236:38:4283、力的三要素內(nèi)容力的圖示力的種類？是什么？如何表示？有哪些力？2023/2/236:38:429按力的性質(zhì)分重力、彈力和摩擦力按力的作用效果分拉力、壓力、支持力、動(dòng)力、阻力等2023/2/236:38:4210二、重力1、重力如何產(chǎn)生的？方向？大?。繙y(cè)量工具？質(zhì)量與重量的關(guān)系？2023/2/236:38:42112.重心地球?qū)ξ矬w的重力作用在物體的各個(gè)部分。從效果上看，我們通常認(rèn)為整個(gè)物體受到的重力作用在一個(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)叫做物體的重心。2023/2/236:38:4212物體重心的確定？規(guī)則物體不規(guī)則的物體重心在工程技術(shù)上的意義？2023/2/236:38:4213工程技術(shù)上物體的重心與穩(wěn)定性的關(guān)系？作業(yè)分析P29—2、32023/2/236:38:4214你能完成的是P29第2題、第4題、2023/2/236:38:42機(jī)電與汽車工程教學(xué)部152.2彈力摩擦力任務(wù)目標(biāo)1、知道彈力產(chǎn)生的原因2、掌握彈簧稱的制成原理3、知道摩擦力的利與弊以及他在工程上的應(yīng)用2023/2/236:38:4216任務(wù)進(jìn)行時(shí)一、彈力1、形變?cè)诹Φ淖饔孟拢矬w的形狀或體積的改變叫做形變。2023/2/236:38:42172、彈力發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)跟它接觸的物體要產(chǎn)生力的作用，這種力稱為彈力。例題一本書(shū)放在桌面上，試分析產(chǎn)生于書(shū)和桌面之間的彈力。2023/2/236:38:4218例題

電線下方懸掛電燈，分析產(chǎn)生于電線和電燈之間的彈力繩的拉力指繩對(duì)所拉物體的彈力，方向沿著繩子背離所拉物體。2023/2/236:38:4219彈簧秤的制成原理胡克定律2023/2/236:38:4220二、摩擦力當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面滑動(dòng)時(shí)，要受另一個(gè)物體的阻礙，這種阻礙兩個(gè)物體間相對(duì)滑動(dòng)的力叫做滑動(dòng)摩擦力。1.滑動(dòng)摩擦力2023/2/236:38:4221滑動(dòng)摩擦力的方向滑動(dòng)摩擦力的大小？f=N2023/2/236:38:4222例題：鋼筋拉力器底座是用鑄鐵制成的，鑄鐵與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.30。要緩慢地移動(dòng)一質(zhì)量為2.0×103kg的拉力器，需在水平方向?qū)ζ魇┘佣啻罄?？為了省力，?yīng)采取什么辦法？工程技術(shù)上的應(yīng)用2023/2/236:38:4223受力分析？采用的辦法？為了省力，可在車床底座下擱置一些圓木或鋼管，使車床在圓木或鋼管上滾動(dòng)前進(jìn)。2023/2/236:38:4224看圖說(shuō)話？2023/2/236:38:42252.靜摩擦力靜摩擦實(shí)驗(yàn)靜摩擦力當(dāng)一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體有滑動(dòng)趨勢(shì)，而沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，這個(gè)物體將受到另一個(gè)物體的阻礙作用，這時(shí)產(chǎn)生的摩擦叫做靜摩擦。2023/2/236:38:4226靜摩擦力的方向總跟接觸面相切，并且跟物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。最大靜摩擦力物體即將開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大值fmax

。靜摩擦力大小0≤f≤fmax2023/2/236:38:4227靜摩擦應(yīng)用2023/2/236:38:42282023/2/236:38:4229汽車轉(zhuǎn)彎所需的向心力？2023/2/236:38:42302023/2/236:38:4231摩擦的利與弊？沒(méi)有摩擦的世界？作業(yè)分析P33

2023/2/236:38:4232你能完成的是P33第3題、第4題2023/2/236:38:42機(jī)電與汽車工程教學(xué)部33三、力的合成與分解一、力的合成二、力的分解2023/2/236:38:4234任務(wù)目標(biāo)：1、從力的等效性理解合力與分力2、能正確運(yùn)用里的平行四邊形法則解題3、會(huì)求幾個(gè)共點(diǎn)力的合力任務(wù)進(jìn)行時(shí)……2023/2/236:38:4235一、力的合成1、合力與分力從效果上看，用一個(gè)力F可代替兩個(gè)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。2023/2/236:38:4236受力？2023/2/236:38:42372、力的合成求分力F1和F2的合力F叫做力的合成。3、共點(diǎn)力？2023/2/236:38:42384、力的平行四邊形定則

如果用表示共點(diǎn)力F1和F2的線段為鄰邊作平行四邊形，那么合力的大小和方向就可以用這兩個(gè)鄰邊之間的對(duì)角線表示出來(lái)。這叫做力的平行四邊形定則。2023/2/236:38:4239把F1和F2合成為F余弦定理2023/2/236:38:42402023/2/236:38:4241二、共點(diǎn)力的平衡1、平衡狀態(tài)物體保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)2、條件？2023/2/236:38:4242例題：力F1=30N，方向水平向右，力F2=40N，方向豎直向下，用作圖法求這兩個(gè)力的合力F的大小和方向。選擇某一標(biāo)度，如取10mm長(zhǎng)的線段表示10N的力，作出力的平行四邊形，則表示F1的線段長(zhǎng)30mm，表示F2的線段長(zhǎng)40mm。

用刻度尺量得表示合力F的對(duì)角線長(zhǎng)為50mm，所以合力的大小F=10×50/10=50N。

用角度尺量得合力F與力F1的夾角為53。2023/2/236:38:4243三、同一直線上的矢量合成當(dāng)幾個(gè)矢量處在一條直線上，可以設(shè)定一個(gè)正方向，用正號(hào)或負(fù)號(hào)來(lái)表示矢量的方向：矢量方向與正方向相同時(shí)取正值，矢量方向與正方向相反時(shí)取負(fù)值。方法;2023/2/236:38:4244示例F1=2N，F(xiàn)2=3N，F(xiàn)3=4N2023/2/236:38:42452023/2/236:38:4246相信你能行P37—38第2題、第3題、第4題任務(wù)目標(biāo)：1、能把一個(gè)已知力分解成兩個(gè)力2、掌握正交分解法3、能用數(shù)學(xué)方法解決工程技術(shù)上簡(jiǎn)單的問(wèn)題任務(wù)進(jìn)行時(shí)……2023/2/236:38:42472.4力的分解1、力的分解（1）分力與合力從效果上看，兩個(gè)力F1和F2可代替一個(gè)力F，力F1和F2叫做拉力F的分力P17圖（2）力的分解求一個(gè)已知力的分力叫做力的分解482、用平行四邊形定則進(jìn)行力的分解把表示已知力的線段作為平行四邊形的對(duì)角線，作平行四邊形，與對(duì)角線相鄰的兩條邊就用來(lái)表示兩個(gè)分力。2023/2/236:38:4249從上圖可以知道，如果沒(méi)有其他限制，對(duì)于同一條對(duì)角線，可以做出無(wú)數(shù)

個(gè)不同的平行四邊形。把一個(gè)已知力分解成一對(duì)確定的分力必須具備如下的條件：已知兩個(gè)分力的方向或者已知一個(gè)分力的大小和方向2023/2/236:38:42503、正交分解把一個(gè)已知力沿兩個(gè)相互垂直的方向分解如圖示，把重力G按相互垂直的方向分解成F1和F2。2023/2/236:38:4251例題走鋼絲是我國(guó)傳統(tǒng)的雜技項(xiàng)目。設(shè)運(yùn)動(dòng)員體重為G，當(dāng)他走到鋼絲繩的中間時(shí)，鋼絲繩成170°的角度。求這時(shí)鋼絲繩所受的拉力2023/2/236:38:4252解將重力左右兩側(cè)鋼絲繩的方向分解，用作圖法畫(huà)出力沿著的平行四邊形。測(cè)量發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩上的拉力大約是運(yùn)動(dòng)員體重的6倍。可見(jiàn)，鋼絲繩上的拉力比運(yùn)動(dòng)員體重大得多。為了運(yùn)動(dòng)員的安全，必須使鋼絲繩具有足夠的強(qiáng)度。WF1F22023/2/236:38:42532023/2/236:38:4254你也能做到的是P41第2題、第3題2、5力矩和力偶要求能正確找出力臂知道力矩，會(huì)計(jì)算力矩掌握力矩平衡以及在工程上的應(yīng)用2023/2/236:38:4255一、力矩1.轉(zhuǎn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)平衡

有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，我們稱這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)。2023/2/236:38:4256（1）力臂力和轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間的距離，即從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的垂直距離，叫做力臂。（2）力矩力F和力臂L的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩。M=FL力矩的單位是牛米，符號(hào)是N·m。

力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用決定于力矩的大小，力矩越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大。2023/2/236:38:42573.力矩的平衡（1）力矩平衡如果這兩個(gè)力矩大小相等，使物體保持轉(zhuǎn)動(dòng)平衡，這就是力矩平衡。（2）力矩平衡條件表述1物體轉(zhuǎn)動(dòng)平衡時(shí)，物體上向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于使圓盤向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和，即M1+M2=M3。表述2如果規(guī)定使物體向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩為正力矩，使物體向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩為負(fù)力矩，則物體轉(zhuǎn)動(dòng)平衡時(shí)，力矩的代數(shù)和等于零。即M1+M2+M3+…=0或者M(jìn)合=02023/2/236:38:42584.力矩平衡條件的應(yīng)用例題如圖所示，質(zhì)量均勻的桿BO可繞B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，桿BO重力G1=100N。鋼繩AO與橫梁的夾角θ=30°，在桿BO的端點(diǎn)O處掛一重力為G2=600N的重物，為使水平橫梁安全平衡，求鋼繩抗斷拉力應(yīng)不小于多少牛？2023/2/236:38:4259解取橫梁BO為研究對(duì)象，由力矩平衡的條件可得由F=G2，代入上式可得由此得可見(jiàn)，鋼繩的抗斷拉力不能小于1300N。2023/2/236:38:4260二、力偶1.什么是力偶

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