1静力学
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第一章静力学【竞赛知识要点】重心共点力作用下物体的平衡物体平衡的种类力矩刚体的平衡流体静力学(静止流体中的压强)【内容讲解】一.物体的重心1.常见物体的重心:质量均匀分布的三角板的重心在其三条中线的交点;质量均匀分布的半径R的半球体的重心在其对称轴上距球心3R/8处;质量均匀分布的高为h的圆锥体的重心在其对称轴上距顶点为3h/4处。
2.重心:在xyz 三维坐标系中,将质量为m的物体划分为质点m1、m2、m3……m n.设重心坐标为(x0,y0,z0),各质点坐标为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2)……(x n,y n,z n).那么:mx0=∑m i x i my0=∑m i y i mz0=∑m i z i【例题】1、(1)有一质量均匀分布、厚度均匀的直角三角板ABC,∠A=30°∠B=90°,该三角板水平放置,被A、B、C三点下方的三个支点支撑着,三角板静止时,A、B、C三点受的支持力各是N A、N B、N C,则三力的大小关系是.(2)半径为R的均匀球体,球心为O点,今在此球内挖去一半径为0.5R的小球,且小球恰与大球面内切,则挖去小球后的剩余部分的重心距O点距离为.2、如图所示,质量分布均匀、厚度均匀的梯形板ABCD,CD=2AB,求该梯形的重心位置。
3、在质量分布均匀、厚度均匀的等腰直角三角形ABC(角C为直角)上,切去一等腰三角形APB,如图所示。
如果剩余部分的重心恰在P点,试证明:△APB的腰长与底边长的比为5:4.4、(1)质量分别为m,2m,3m……nm的一系列小球(可视为质点),用长均为L的细绳相连,并用长也是L的细绳悬于天花板上,如图所示。
求总重心的位置5、如图所示,质量均匀分布的三根细杆围成三角形ABC,试用作图法作出其重心的位置。
6、如图所示,半径为R圆心角为θ的一段质量均匀分布的圆弧,求其重心位置。
7、论证质量均匀分布的三角形板的重心在三条中线的交点上8、求半径为R的厚薄均匀的半圆形薄板的重心9、均匀半球体的重心问题10、均匀圆锥体的重心11、如图所示,有一固定的半径为R 的光滑半球体,将一长度恰好等于R 21、质量为m 的均匀链条搭在球体上,其一端恰在球体的顶点上,并用水平拉力拉住链条使之静止,求拉力的大小。
高一物理必修1静力学基本公式静力学是高一物理必修1基础力学课程中的第一部分内容,学生需呀掌握基本公式,下面是店铺给大家带来的高一物理必修1静力学基本公式,希望对你有帮助。
高一物理必修1静力学基本公式重力密度压强液体压强胡克定律(在弹性限度内)万有引力定律互成角度的二力的合成正交分解法:力矩共点力的平衡条件或或有固定转轴物体的平衡条件共面力的平衡高一物理必修1知识点1、参考系:描述一个物体的运动时,选来作为标准的的另外的物体。
运动是绝对的,静止是相对的。
一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系在而言的。
参考系的选择是任意的,被选为参考系的物体,我们假定它是静止的。
选择不同的物体作为参考系,可能得出不同的结论,但选择时要使运动的描述尽量的简单。
通常以地面为参考系。
2、质点:① 定义:用来代替物体的有质量的点。
质点是一种理想化的模型,是科学的抽象。
② 物体可看做质点的条件:研究物体的运动时,物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略。
且物体能否看成质点,要具体问题具体分析。
③物体可被看做质点的几种情况:(1)平动的物体通常可视为质点.(2)有转动但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点.(3)同一物体,有时可看成质点,有时不能.当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看做质点,反之,则可以.[关键一点](1)不能以物体的大小和形状为标准来判断物体是否可以看做质点,关键要看所研究问题的性质.当物体的大小和形状对所研究的问题的影响可以忽略不计时,物体可视为质点.(2)质点并不是质量很小的点,要区别于几何学中的“点”.3、时间和时刻:时刻是指某一瞬间,用时间轴上的一个点来表示,它与状态量相对应;时间是指起始时刻到终止时刻之间的间隔,用时间轴上的一段线段来表示,它与过程量相对应。
4、位移和路程:位移用来描述质点位置的变化,是质点的由初位置指向末位置的有向线段,是矢量;路程是质点运动轨迹的长度,是标量。
第一章静力学基本概念与受力图§1-1 力的概念§1-2 刚体的概念§1-3 静力学公理§1-4 约束和约束力§1-5 物体的受力分析受力图静力学(statics)是研究刚性物体在力系作用下平衡规律的科学。
主要研究力系的性质力系的合成力系的平衡物体的受力分析力系的等效替换(或简化)建立各种力系的平衡条件导言了解和掌握刚体和力的概念以及静力学公理;熟练掌握约束的概念和类型;熟练掌握约束力的画法;熟练对物体进行受力分析,并画出正确的受力图。
导言学习要求:第一章静力学基本概念与受力图§1-1 力的概念§1-2 刚体的概念§1-3 静力学公理§1-4 约束和约束力§1-5 物体的受力分析受力图一、力的概念2. 力的作用效应:1. 力的定义:外效应(运动效应)内效应(变形效应)3. 力的三要素:作用点方向大小物体间相互的机械作用,使物体的机械运动状态发生改变.4.力的单位:国际单位制:牛顿(N),千牛顿(kN )力是矢量力的方向指静止质点在力作用下开始运动的方向力的作用点是物体相互作用位置的抽象化第一章静力学基本概念与受力图§1-1 力的概念§1-2 刚体的概念§1-3 静力学公理§1-4 约束和约束力§1-5 物体的受力分析受力图§1-2 刚体的概念所谓刚体,是指在力的作用下,大小和形状都不变的物体。
这是一个理想化的力学模型。
静力学研究对象就是刚体,又称为刚体静力学。
第一章静力学基本概念与受力图§1-1 力的概念§1-2 刚体的概念§1-3 静力学公理§1-4 约束和约束力§1-5 物体的受力分析受力图§1-3 静力学公理一、二力平衡公理作用在刚体上的两个力,平衡的充分与必要条件:两个力的大小相等、方向相反、作用在一直线上。
静力学知识网络:单元切块:按照考纲的要求,本章内容可以分成三部分,即:力的概念、三个性质力;力的合成和分解;共点力作用下物体的平衡。
其中重点是对摩擦力和弹力的理解、熟练运用平行四边形定则进行力的合成和分解。
难点是受力分析。
一.力的概念1.力的存在离不开两个物体:__________和__________。
这两个物体________(一定、不一定)相互接触.2.力的作用效果是①_________________________ ;②____________________。
3.力的三要素 : ______、______、______。
力是______(矢、标)量.4.力的分类: (1)按力的性质分为______、________、_________。
(2)按力的效果分为_________________________________。
注意:(a)效果不同的力,性质可以相同:例如,压力、支持力、拉力都是__;(b)性质不同的力,效果可以相同:例如自由下落的物体,重力是使其加速运动的动力;用绳拉着物体竖直上升,__是动力,重力是__(“动”或“阻”)力;被传送带运输到高处的物体,摩擦力是__(“动”或“阻”)力.5.平衡力:两个平衡力作用在____个物体上,它们大小_____,方向______.合力为______。
物体在平衡力的作用下处于平衡状态,平衡状态包括______状态或____________状态。
6.作用力与反作用力:它们作用在____个物体上,大小_______,方向_______,合力为 ________。
例1:如图1-1所示,一物体静止在斜面上,其所受的重力的平衡力为____________,所受摩擦力的反作用力为______________,平衡力为__________,所受支持力的反作用力为____________,平衡力为____________.例2:下列说法中正确的是()A.甲用力把乙推倒,说明甲推乙的力大于乙推甲的力B.作用力和它的反作用力是作用在同一个物体上的C.地球对重物的作用力大于重物对地球的作用力D.两个物体静止时,作用力和反作用力的大小才相等E.作用力和反作用力同时产生,同时消失例3:一物体静止在水平桌面上,下列说法正确的是()A .物体所受的重力和桌面对它的支持力是一对作用力与反作用力B.物体对桌面的压力就是重力,这两个力实际上是一个力C.物体所受重力的反作用力作用在桌面上D.水平桌面对物体支持力的大小等于物体的重力,这两个力是一对平衡力图1-1力概念定义:力是物体对物体的作用,不能离开施力物体与受力物体而存在。
效果:要素:大小、方向、作用点(力的图示)使物体发生形变改变物体运动状态分类效果:拉力、动力、阻力、支持力、压力性质:重力:方向、作用点(关于重心的位置)弹力:产生条件、方向、大小(胡克定律)摩擦力:(静摩擦与动摩擦)产生条件、方向、大小运算——平行四边形定则力的合成力的分解|F1-F2|≤F合≤F1+F2二.重力1.重力的产生:由于地球(星球)对物体的吸引而产生.其施力物体是______.2.大小:G=_____,测量工具:________。
方向:____________。
3. 重心:物体所受重力的作用点叫物体的________,一个物体有_______ 个重心;重心________(一定,不一定)在物体上;对________、____________的物体,其重心在几何中心.不规则物体重心的确定方法——悬挂法:薄板形物体的重心,可用悬挂法确定(如图2-1所示)例1:关于地球上的物体,下列说法中正确的是( )A.物体只有静止时才受到重力作用B.物体只有落向地面时才受到重力作用C.物体落向地面时比物体上抛时所受的重力大D.物体所受重力的大小与物体的质量有关,与物体是否运动及怎样运动无关例2:如图2-2所示,一饮料杯装满水,杯的底部有一小孔,在水从小孔不断流出的过程中,杯连同杯中水的共同重心将( )A.一直下降 B.一直上升 C.先升后降 D.先降后升三.弹力1.产生:弹力的存在须具备两个条件:______________________和_______________________2.大小:对弹簧: 胡克定律 f =________,其中k是___________,单位:________,x是________,单位______.3.方向:与接触面_________或沿绳子_________的方向.例1:画出下列各图中物体所受的重力和弹力:例2:某弹簧在10牛的拉力作用下长18厘米,在5牛的压力作用下长15厘米,则弹簧的原长和劲度系数为多少?例3:如图3-1所示,用细线将A物体悬挂在顶板上。
B物体放在水平地面上。
A、B间有一根处于压缩状态的轻弹簧,此时弹簧的弹力为2N。
已知A、B两物体的质量分别是0.3kg和0.4kg。
重力加速度为10m/s2。
则细线的拉力及B对地面的压力的值分别是()A.7N和0N B.5N和2NC.1N和6N D.2N和5N例4:如图3-2所示,弹簧秤和细线的重力及一切摩擦不计,重物G=5 N,则弹簧秤A和B的示数分别为( )A.5 N, 0B.0, 1 NC.5 N, 10ND.5 N, 5 N例5:如图3-3所示,两根相同的轻弹簧1S、2S,劲度系数皆为mNk/1042⨯=.悬挂的重物的质量分别为kgmkgm4221==和.若不计弹簧质量,取2/10smg=,则平衡时弹簧1S、2S的伸长量分别为()A.cm5、10cm B.10cm、cm5C.15cm、10cm D.10cm、15cm例6:如图3-4所示,上下两弹簧的劲度系数分别为k1和k2,两物本来静止,当去掉m2后,m1将升高_______。
图2-1图2-2图3-1m1图3-3BA图3-2图3-4四 摩擦力1.产生条件:①两物体必须_________且发生___________②接触面_________③有相对运动或___________2.分类:________________,______________,_________________.3.大小:静摩擦力根据____________________求出;滑动摩擦力由公式f =________求出,其中μ叫________________,其大小与__________有关,与_____________,_____________,___________等无关;F N 是___________. 与重力没有必然的联系。
注意:(1)静摩擦力的大小随着运动趋势强弱变化而在0~F m (最大静摩擦力)之间变化.跟相对运动趋势强弱程度有关,但跟接触面相互挤压力F N 无直接关系.(2)最大静摩擦力略大于滑动摩擦力,在中学阶段讨论问题时,如无特殊说明,可认为它们数值相等. 4.方向:根据摩擦力总是________物体的相对运动或相对运动趋势来判断. 例1:重100牛的物体在38牛的水平拉力作用下刚好开始运动,并且以后能在35牛的水平拉力作用下匀速运动,则该物体最大静摩擦力为_______牛,动摩擦因数为_______。
当物体受到65牛的水平拉力作用时受到的摩擦力为______牛 。
当物体只受到25牛的水平拉力作用时,如果物体仍在运动,则受到的摩擦力为______牛;如果物体处于静止状态,则此时物体受到的摩擦力为______牛。
物体仍在25牛的水平拉力下作用,此时在物体上再加上50牛的压力, 若仍在运动,则受到的摩擦力为_______牛;若物体静止,则此时物体受到的摩擦力为________牛,最大静摩擦力将_______(变大、变小 、不变)。
例2:如图4-1所示,在μ=0.2的粗糙水平面上,有一质量为10kg 的物体以一定的速度向右运动, 同时还有一水平向左的力F 作用于物体上,其大小为10N ,则物体受到的摩擦力大小为______,方向为_______.(g 取10N/kg)例3:某杂技演员用双手握住竹竿匀速攀上和匀速下滑,如果在这两个过程中他所受的摩擦力分别是F 1和F 2,那么( )A .F 1向下,F 2向上,且F 1= F 2B .F 1向下,F 2向上,且F 1> F 2C .F 1向上,F 2向上,且F 1= F 2D .F 1向上,F 2向下,且F 1= F 2例4: 一根质量为m ,长为l 的均匀长方体木料放在水平桌面上,木料与桌面间的摩擦因数为μ。
现用水平力f 推木料,当木料经过如图4-2所示的位置时,桌面对它的摩擦力是多少?例5:骑自行车前进,前轮受到____摩擦力的作用,方向____;后轮受到_____摩擦力的作用,方向______. 例6:如图4-3所示,水平面上一物体在两水平力F 1=3牛、F 2=10牛的作用下处于静止状态,当只撤去F 2后,物体受到的摩擦力大小为_________;当只撤去F 1后,物体受到的摩擦力大小____________, 例7:如图4-4所示,重为G =20 N 的物体在大小为100 N 的水平力F 作用下沿竖直墙壁匀速下滑. 求物体与墙壁之间的动摩擦因数.例8:水平皮带传输装置如图4-5所示,皮带的速度保持不变,物体被轻轻地放在A 端皮带上,开始时物体在皮带上滑动,当它到达位置C 后滑动停止,之后就随皮带一起匀速运动,直至传送到目的地B 端.在传送过程中,物体受到的摩擦力( )①在AC 段为水平向左的滑动摩擦力 ②在AC 段为水平向右的滑动摩擦力 ③在CB 段不受静摩擦力 ④在CB 段受水平向右的静摩擦力 A .①③ B .①④ C.②③ D.③④例9:如图4-6所示,位于斜面上的物块M 在沿斜面向上的力F 作用下,处于静止状态,关于斜面作用与物块的静 摩擦力,以下说法不正确...的是 ( ) A.方向可能沿斜面向下 B.方向可能沿斜面向上 C.大小不可能等于零 D.大小可能等于F 例10:用一根长20cm ,劲度系数为k=200 N /m 的弹簧水平拉着放在水平桌面上质量为lkg 的木块,弹簧的长度逐渐伸长到22.4cm 时木块开始运动,当弹簧的长度为21.7cm 时,木块在桌面上做匀速运动.⑴木块受到的最大静摩擦力多大?静摩擦力的变化范围怎样? ⑵木块与桌面间的动摩擦因数是多少?⑶木块滑动的过程中,当弹簧的长度小于或大于21.7 cm 时,滑动摩擦力如何变化?(g=10 N /kg)图 4-5 图 4-2图 4-3图 4-6图 4-1 v F 图 4-4图 4-3例11:长直木板的上表面的一端放有一铁块,现使木板由水平位置绕其一端缓慢向上转动,如图4-7所示,则铁块受到的摩擦力f 随角度α的变化图线正确的是下图中的( )(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)图 4-7二.力的合成与分解1.力的合成与分解: 求几个力的合力叫力的合成,求一个力的分力叫力的分解. (1)运算定则:平行四边形定则、三角形定则 (2)分力和合力的关系:①两个分力F 1、F 2的合力范围:____________________.②合力F 可能比分力大,也可能比分力小,还可能等于某个分力的大小. (3)一个已知力的实际分力的确定方法:①先根据力的实际作用效果确定两个实际分力的方向. ②再根据两个实际分力方向画出平行四边形.③最后根据平行四边形定则求出两分力的大小和方向.(4)根据平行四边形定则,将已知的一个力分解为两个力时,有确定解的情况只有两种: ①已知两个分力的方向;②已知一个分力的大小和方向。