湖南省岳陽縣第一中學(xué)2014年物理奧賽教案 第一講 力和平衡(含學(xué)生版和教師版)

1、湖南省岳陽縣第一中學(xué)湖南省岳陽縣第一中學(xué)20142014年物理奧賽教案年物理奧賽教案第一講力和平衡知識(shí)要點(diǎn)：力學(xué)中常見的幾種力。摩擦力。彈性力。胡克定律。萬有引力定律。均勻球殼對(duì)殼內(nèi)和殼外質(zhì)點(diǎn)的引力公式（不要求導(dǎo)出）。共點(diǎn)力作用下物體的平衡。力矩。剛體的平衡。重心。物體平衡的種類。物體相對(duì)于地球靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)叫平衡；物體與物體之間的相互作用稱之為力；物體受力都要發(fā)生形變，在研究力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)之前，可把物體簡(jiǎn)化為各點(diǎn)間距離保

2、持不變的剛體。研究平衡系統(tǒng)的主要任務(wù)是：首先把平衡物體從其所在位置隔離出來，用力取代其它物體(或場(chǎng))對(duì)它的作用，把它簡(jiǎn)化為受力的平衡剛體；其次，研究作用在平衡剛體上的平衡力系，從基本的二力平衡原理出發(fā)，運(yùn)用矢量方法，導(dǎo)出它所滿足的平衡條件；然后針對(duì)具體問題，直接運(yùn)用相應(yīng)力系的平衡條件進(jìn)行數(shù)學(xué)求解，求出物體所受的全部未知力或平衡的幾何位置。一、矢量的運(yùn)算1、加法表達(dá)：=。a?b?c?名詞：為“和矢量”。c?法則：平行四邊形法則。如圖所示。

3、和矢量大小：c=，其中?為和的夾角。???cosab2ba22a?b?和矢量方向：在、之間，和夾角β=arcsinc?a?b?a?????cosab2basinb222、減法表達(dá)：=－。a?c?b?名詞：為“被減數(shù)矢量”，為“減數(shù)矢量”，為“差矢量”。c?b?a?法則：三角形法則。如圖所示。將被減數(shù)矢量和減數(shù)矢量的起始端平移到一點(diǎn)，然后連接兩時(shí)量末端，指向被減數(shù)時(shí)量的時(shí)量，即是差矢量。差矢量大小：a=，其中θ為和的夾角。???cosbc

4、2cb22c?b?差矢量的方向可以用正弦定理求得。一條直線上的矢量運(yùn)算是平行四邊形和三角形法則的特例。??a?b?c??a?b?c?名詞：c稱“矢量的點(diǎn)積”，它不再是一個(gè)矢量，而是一個(gè)標(biāo)量。點(diǎn)積的大?。篶=abcosα，其中α為和的夾角。a?b?如功的定義為：W==FScos?SF???二、力、剛體、五個(gè)靜力學(xué)公理1、力—物體間的相互作用，是物體產(chǎn)生加速度和形變?cè)?。力系是作用在物體上的一群力，根據(jù)其力的作用線在空間的幾何位置關(guān)系，分為

5、空間、平面、匯交、平衡力系等。在研究力對(duì)剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)時(shí)，由力的等效原理可知，力對(duì)剛體是滑移矢量，作用點(diǎn)沿力的作用線滑移。如如圖所示。注：力可沿一個(gè)剛體滑移，但不可從一個(gè)剛體滑移到另一個(gè)剛體上，也不要在一個(gè)變形體上滑移。2、剛體—不因力的作用而發(fā)生形變的物體就叫做剛體。剛體是一種理想化的力學(xué)模型，實(shí)際生活中，當(dāng)物體因受力作用而發(fā)生形變足夠小時(shí)，以至忽略這種形變即不影響問題的正確解決，又能使解決的過程在為簡(jiǎn)化，這時(shí)就能把該物體當(dāng)成剛體處理

6、。3、五個(gè)靜力學(xué)公理①二力平衡公理兩個(gè)力平衡的充分必要條件是：此二力作用于同一個(gè)剛體上，并且等大、反向、在同一條直線上。請(qǐng)注意，一定要：共物、等大、反向、同直線這四個(gè)條件缺一不可。②增減平衡力系公理在作用于剛體的任何一個(gè)力系上，增加或減去一組平衡力系，原力系對(duì)物體的外效應(yīng)仍然不變。③力的平衡四邊形定則用一個(gè)力等效地代替兩個(gè)或幾個(gè)力對(duì)物體的共同作用叫力的合成，將一個(gè)力化為等效的兩個(gè)或幾個(gè)力，叫力的分解。力的合成與力的分解遵循平行四邊形定則

7、。④牛頓第三定律兩個(gè)物體間的相互作用力，總是大小相等，方向相反，并且作用在同一條直線上。⑤剛化公理如果可變形體在已知力系的作用下處于平衡狀態(tài)，則可將此受力物體看作剛體，其平衡不受影響。比如，彈簧就是常見一種典型的可變形物，當(dāng)它的兩端受到壓力(或拉力)時(shí)就會(huì)發(fā)生壓縮(或拉伸)形變，所加的這一對(duì)力等大、反向、共軸線時(shí)，彈簧必定穩(wěn)定在相應(yīng)的壓縮(或拉伸)狀態(tài)，并保持這種形變量不變，好象成了新形狀的剛體。彈簧秤就是憑借這種相應(yīng)的穩(wěn)定性來測(cè)力和示