大学物理 第二讲力的平衡
高考物理复习课件：力的平衡
二,稳度和平衡的种类
稳度
稳度是指物体平衡稳定的程度
支持面积越大，稳定性越好 重心越底，稳定性越好，
不稳定平衡 平 稳定平衡 衡
随遇平衡
例1、下列关于运动状态与受力关系的说法中，正确
的是（ C D ）
(A) 物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定 变化；
(B) 物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动； (C) 物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外
力为零； (D) 物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力。
例2、如图所示,位于斜面上的物体M在沿斜面向上的
力F作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩
擦力为( A B C D ).
(A) 方向可能沿斜面向上 (B) 方向可能沿斜面向下
FM
(C) 大小可能等于零
(D) 大小可能等于F
例3：如图，质量为m的三角形尖劈静止于斜面上，
上表面水平。今在其上表面加一竖直向下的力F。则
物体：( A )
A、保持静止；
B、向下匀速运动；
C、向下加速运动；
D、三种情况都要可能。
感谢下 载
[例题]下列各组共点的三个力可能平衡
的是:( C D ) A.3N，4N，8N
B.6N,10N,2N
C.8N,7N,4N
D.7N,9N,16N
三个或三个以上力的平衡问题也可用正交 分解法求解.
ΣFx =0 ΣFy=0
例:在固定斜面上有一质量为m=2kg的物体,
如图所示,当用水平力F=20N推动物体时,物 体沿斜面匀速上升,若α=30°,求物体与斜面 间的动摩擦因数.
2,相互作用力的性质一定相同,而平衡力的性质不一定相 同,
3,相互作用力同时产生,同时变化,或消失
物理实验力的平衡
物理实验力的平衡物理实验中的力的平衡在物理学中，力的平衡是一个重要的概念，它指的是在物体上作用的所有力的合力为零。
力的平衡是许多物理实验中必须要遵循的原则和条件。
本文将介绍物理实验中的力的平衡原理、实验方法以及其在实际应用中的意义。
一、力的平衡原理力的平衡原理是物理学中的基本原理之一，它可以通过牛顿第一定律得到。
根据牛顿第一定律，当物体上作用的所有力的合力为零时，物体将保持静止或匀速直线运动。
换句话说，物体处于力的平衡状态时，它的加速度为零。
在物理实验中，力的平衡条件可以由以下方程表达：ΣF = 0其中，ΣF表示物体上作用的所有力的合力，等于零表示力的平衡。
二、力的平衡实验方法为了验证力的平衡原理，我们可以进行一系列力的平衡实验。
以下是几种常见的力的平衡实验方法：1. 转盘平衡实验转盘平衡实验可以用来研究力矩的平衡条件。
实验中，将一个转盘放置在水平桌面上，并使其能够自由旋转。
在转盘上放置若干质量块，通过调整质量块的位置，使得转盘保持平衡。
通过实验测量质量块与转轴的距离以及质量块的质量，可以计算出力的平衡条件下的力矩。
2. 弹簧平衡实验弹簧平衡实验可以用来研究弹簧的平衡条件。
实验中，将一个弹簧固定在水平桌面上，并将一质量块挂在弹簧上。
通过调整质量块的位置，使得弹簧保持平衡。
通过实验测量质量块的质量以及弹簧的伸长量，可以计算出力的平衡条件下的弹簧的劲度系数。
3. 杠杆平衡实验杠杆平衡实验可以用来研究杠杆的平衡条件。
实验中，将一杠杆固定在水平桌面上，并将两个质量块挂在杠杆的两端。
通过调整质量块的位置，使得杠杆保持平衡。
通过实验测量质量块的质量以及质量块与杠杆的距离，可以计算出力的平衡条件下的杠杆的平衡点。
4. 斜面平衡实验斜面平衡实验可以用来研究斜面的平衡条件。
实验中，将一个质量块放置在斜面上，并通过调整斜面的角度，使得质量块保持平衡。
通过实验测量斜面的角度以及质量块的质量，可以计算出力的平衡条件下的斜面的倾角。
物理力的平衡
物理力的平衡在物理学中，力的平衡是指物体所受到的各个力之间相互抵消，从而保持物体处于静止或者匀速直线运动的状态。
物体的平衡是力学中的重要概念，它对于我们理解物体的行为和运动是至关重要的。
在本文中，我们将探讨物理力的平衡原理及其应用。
物理力的平衡与牛顿定律息息相关。
牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出：如果物体所受合外力为零，物体将保持静止或匀速直线运动。
这就意味着，当所有作用在物体上的力相互抵消时，物体将保持平衡状态。
物理力的平衡可以通过以下方式来描述：当作用在物体上的所有力都通过力的合成等于零，或者说合力为零时，物体处于力的平衡状态。
力的合成是指对所有作用力进行矢量相加得到的结果力。
对于物理力的平衡，有三种可能情况：静止平衡、匀速直线运动和旋转平衡。
静止平衡指的是物体处于静止状态，各个力相互抵消；匀速直线运动指的是物体以相同速度匀速直线运动，各个力相互抵消；旋转平衡指的是物体绕某个固定轴心旋转，使得旋转作用力和转轴重力矩相互平衡。
对于静止平衡的物体，可以使用平衡方程来进行分析。
平衡方程是通过将所有作用在物体上的力进行矢量相加，并将其等于零来表示。
根据平衡方程，我们可以求解出物体所受力的大小和方向，从而了解物体的平衡条件。
物理力的平衡具有广泛的应用。
在建筑领域中，力的平衡原理被用于设计和构建各种结构，确保其稳定性和安全性。
例如，在建造高楼大厦时，工程师必须考虑建筑物所受的各种力，如重力、风力等，并采取相应的措施来保证建筑物的平衡。
力的平衡原理还被应用于机械工程领域。
在设计和制造机械设备时，工程师需要考虑各个部件所受的力，并确保它们在运行过程中能够保持平衡。
如果机械设备的各个部件无法平衡，可能会导致设备运行不稳定甚至发生故障。
另外，物理力的平衡在运动和体育领域也有重要意义。
例如，在进行抱举运动时，运动员需要使身体保持平衡，同时通过调整肌肉的力量来保持重心稳定。
这需要运动员对自身力的平衡感有很好的把握。
力的平衡ppt
地震作用力
地震作用下，建筑物产生振动和变形，但通过合理设计结构和采用隔震技术等手段，可以减小地震对建筑物的破坏作用。
建筑结构与力的平衡
飞机、火箭等飞行器利用空气动力学原理产生升力和推力，通过调整翼型、机翼面积、飞行速度等参数，实现飞行器的力的平衡。
公式：F=ma，其中F代表作用力，m代表物体的质量，a代表物体的加速度。
牛顿第二定律
对于每一个作用力，都有一个相等的、反向的反作用力。
也就是说，当你用一个手指敲击一个物体时，这个物体也会用一个大小相等、方向相反的力反作用到你的手指上。
牛顿第三定律
当一个物体围绕一个中心做圆周运动时，会产生向心力和离心力。
现代力学
随着科学技术的发展，现代力学已经渗透到航空航天、能源、环保等多个领域，为人类创造了更多的价值。
02
力的基本性质
物体保持静止或做匀速直线运动，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
也就是说，当一个物体在没有任何外力的作用下，它的运动状态将保持不变。
牛顿第一定律
物体加速度的大小与作用力成正比，与物体的质量成反比。
车辆稳定性
车辆制动过程中，利用制动器与车轮的摩擦力将动能转化为热能，实现车辆减速和停车。
制动性能
车辆运行与力的平衡
静态平衡
人体通过调整肌肉紧张度和重心位置，保持静止站立和行走时的姿势稳定。
动态平衡
人体在进行活动时，通过调整肌肉收缩和关节角度实现动态平衡，如跳跃、转弯等。
人体姿势与力的平衡
结构稳定性
飞机起飞与降落时的受力分析
摩擦力实验
力的平衡条件
力的平衡条件引言•力的平衡条件是描述物体力学平衡的基本原理之一，它在物理学和工程学中有着广泛的应用。
力的平衡条件可以帮助我们分析物体受力情况，判断物体是否处于平衡状态。
物体的力学平衡物体的平衡状态1.定义：物体在力的作用下不具有加速度的状态称为力学平衡。
2.平衡状态的特点：物体处于平衡状态时，其总受力和总力矩均为零。
–总受力为零：物体受到的所有外力的合力为零，即∑F=0。
–总力矩为零：物体受到的所有外力对物体上的某一点的合力矩为零，即∑τ=0。
力的平衡条件1.平衡条件的基本原理：力的平衡条件基于牛顿第二定律和牛顿第三定律。
2.牛顿第二定律：物体在受力作用下的加速度与物体所受合外力成正比，与物体的质量成反比。
即F=ma。
3.牛顿第三定律：任何两个物体之间的相互作用力称为作用力与反作用力，大小相等、方向相反、作用在不同物体上。
4.根据牛顿第二定律和牛顿第三定律，可以得到力的平衡条件。
–对于平衡状态下的物体：•∑F=0，即物体受到的所有外力的合力为零。
•∑τ=0，即物体受到的所有外力对物体上的某一点的合力矩为零。
5.力的平衡条件是判断物体处于平衡状态的必要条件，但并不是充分条件。
在实际问题中，还需要结合具体情况进行分析。
力的平衡条件的应用杠杆原理1.杠杆：杠杆是一种常见的应用力的平衡条件的装置，它是由一个支点和两个或更多力臂组成的。
2.杠杆原理：杠杆原理是力的平衡条件在杠杆上的应用。
3.杠杆原理的表达式：杠杆原理可以通过力矩的平衡条件进行表达。
对于平衡状态下的杠杆：–杠杆的力矩乘积相等：力1乘以力1臂长等于力2乘以力2臂长，即F1L1=F2L2。
–杠杆的力矩平衡：对于任意一点，作用在该点上的所有力的合力矩等于零，即∑τ=0。
4.杠杆原理的应用：杠杆原理可以应用于平衡物体的测量、力的放大与缩小、以及机械设备的设计等方面。
平衡问题的求解步骤1.分析物体受力情况，确定受力点及受力方向。
2.根据力的平衡条件，列出方程式。
《力的平衡》课件
桥梁和建筑物的稳定性
天平称重
桥梁和建筑物在设计和施工过程中， 必须考虑力的平衡问题，以确保结构 的稳定性和安全性。
天平利用力的平衡原理，通过调整砝 码的位置和重量，使天平达到平衡状 态，从而准确测量物体的质量。
车辆稳定性
车辆在行驶过程中，必须考虑力的平 衡问题，以确保车辆的稳定性和安全 性。
2023
当一个物体受到多个力作用时，若这些力相互抵消，则物体 处于平衡状态。
详细描述
多力平衡是指物体受到多个力作用，但这些力相互抵消，合 力为零，从而使物体保持静止或匀速直线运动状态。这种情 况下的平衡状态与二力平衡不同，需要考虑多个力的作用。
力的平衡与牛顿第一定律
总结词
牛顿第一定律（惯性定律）是力的平衡原理的基础，它描述了物体不受外力作用时的运动规律。
REPORTING
实验设计
实验目标
验证力的平衡原理，理解力的合 成与分解。
实验原理
基于力的平衡原理，通过构建简单 模型来观察力的合成与分解现象。
实验器材
弹簧测力计、滑轮、细线、重物等 。
实验操作与数据记录
1. 将滑轮固定在一个支架上 ，用细线穿过滑轮并悬挂重
物。
02
实验步骤
01
03
2. 在细线的另一端悬挂弹簧 测力计，记录静止时弹簧测
行各种力学分析，以确保建筑的安全性。
在体育运动中的应用
要点一
体操
在体操中，运动员需要控制身体姿态和动作，使身体各部 分受到的力达到平衡。例如，在做单杠动作时，通过调整 身体姿态和肌肉力量，使身体保持稳定和平衡，才能完成 高质量的动作。
要点二
滑雪
滑雪时，运动员需要掌握力的平衡，才能在快速滑行中保 持身体的稳定和平衡。通过调整重心和肌肉力量，运动员 可以控制滑行方向和速度。
大学物理中的力学平衡物体的平衡与稳定性
大学物理中的力学平衡物体的平衡与稳定性大学物理中的力学平衡：物体的平衡与稳定性在大学物理学习中，力学平衡是一个基本概念，也是我们研究物体静止与稳定性的重要工具。
了解物体的平衡与稳定性对于我们理解力学规律、应用于实际问题具有重要意义。
本文将详细介绍大学物理中的力学平衡、物体的平衡以及稳定性，并从实例角度加深理解。
物体的平衡分析物体的平衡可以分为两种情况：平衡在一维的情况称为一维平衡，平衡在三维的情况称为三维平衡。
一维平衡在一维平衡中，物体的平衡状态仅需考虑物体在水平方向上的力平衡。
假设物体在水平面上，当物体受到力的合力为零时，物体处于一维平衡状态。
这个概念比较容易理解，就像在一个水平的桌面上放置一个书本，只有当受到的外力合力为零时，书本才能保持静止不动。
三维平衡在三维平衡中，物体同时受到多个方向的力作用，物体的平衡状态需要考虑力的合力以及力矩平衡。
力矩的概念涉及到物体的旋转，当物体受到的合力矩为零时，物体处于平衡状态。
例如，如果我们将一个木块放在桌子的边缘，只有当木块受到的合力矩为零时，它才能保持在桌子上不掉下来。
稳定性分析物体的稳定性是指物体在平衡状态下，受到干扰时能否返回原始的平衡位置。
根据稳定性的不同，物体可以分为稳定平衡、不稳定平衡和部分稳定平衡。
稳定平衡当物体在平衡位置附近发生微小偏移时，回归平衡位置的趋势增强，我们称这种平衡状态为稳定平衡。
例如，将一个圆球放在一个U型凹槽中，无论它发生微小偏移，都会回归到凹槽的底部，保持原有平衡。
不稳定平衡当物体在平衡位置附近发生微小偏移时，回归平衡位置的趋势减弱，甚至偏移越大越不容易回归平衡位置，我们称这种平衡状态为不稳定平衡。
例如，将一个圆球放在一个尖顶上，即使微小的偏移也会导致圆球离开尖顶，不再保持平衡。
部分稳定平衡部分稳定平衡是介于稳定平衡和不稳定平衡之间的状态。
当物体在平衡位置附近发生微小偏移时，回归平衡位置的趋势存在，但其强度较弱。
例如，将一个圆锥形物体放置在一个斜面上，当它发生轻微偏移时，可能会回到原位，但在较大偏移时可能会滚落。
《力的平衡》课件
力的平衡是物体在不动或匀速直线运动的条件之一，它是物体上受力和力的 合力为零的状态。
力的平衡的定义
力的平衡是指物体上受力和力的合力为零的状态。在这种状态下，物体不会 发生运动或者维持着匀速直线运动。
力的平衡的原理
1 牛顿第一定律
物体静止或匀速直线运动的状态维持不变，除非有外力作用。
2 合力为零
力的合力为零是维持力的平衡的基本原理。
3 力的作用反作用定律
作用在同一个物体上的力和反作用力大小相等，方向相反。
力的平衡的条件
力的合力为零
物体上作用的所有力的合 力为零。
力的合力矩为零
物体上作用的所有力的合 力矩为零。
物体处于静止或匀速 直线运动
保持物体静止或者在匀速 直线运动的状态。
3
体育运动
4
力的平衡在许多体育运动中扮演重要 角色，如体操、滑雪、武术等。
建筑与工程
力的平衡原理应用于设计建筑物和各 种工程项目，确保结构的稳定和安全。
机械工程
机械工程中的各种机械装置和机械原 理都涉及到力的平衡和的绳子实验
用白板、绳子和重物进行实验，演示力的平衡的原理。
力的平衡的示例
平衡力和杠杆原理
秋千或者跷跷板上两边的力平 衡使得物体保持水平，基于杠 杆原理。
桥梁结构平衡
桥梁结构中的许多力平衡保证 桥梁的稳定性和安全性。
书架上的力平衡
书架上的书籍和物品的重力被 平衡和支持，使其不倒塌。
力的平衡的应用
1
交通运输
2
力的平衡理论对汽车、火车、飞机等
交通工具的设计和运行至关重要。
2 测量力和合力矩实验
通过使用测力计和杠杆臂进行实验，测量力和计算合力矩。
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A B C(平衡位置） D(最低点）
例：讨论小球从A至D过程中 加速度，速度的变化。
结论：小球加速度的变化取决 于小球所受合外力的变化。 小球速度的变化取决于 小球的加速度方向与小球的速 度方向间的关系。
A B : mg a g v
B C：（F ＝mg kx) a v
P10、例1
y T1
30
0
a 分析：、b 平衡：F 0, 0 F
x y
a
G
30
0
x
F
F
F F
左x
右x
b
G
T 0 — —上绳必须垂直。
1x
b 平衡：F
如图所示
x
0, 0 F
y
T2
30
0
F G
下绳必须向右倾斜，以 F T 0, 使
1 1 1 10 5 L S S (v t a t ) a t 0.8 3t ( )t ＝ 2 2 2 3 3 解得：t 0.4s, t 0８s（不合题意 舍去） . ,
2 2 1 2 0 1 2 1 ２
2
滑块滑出小车时的滑块 速度： v v a t 3 0.3 0.4 1.67 m
fr fr
G
因此可从力矩平衡的角度来确定摩擦力 的方向。
P11、例3
O
分析：若以直棒为研究对象，若取
A或B为转轴，列方程求解很复杂。 若取O点为转轴，则悬挂点的作用
60
D
0
A
30
0
G
P
x B
力及二绳张力对O点的力矩均为0。
体系平衡 AB M P ( BD x ) G ( BD) 0 2 OD tg 30 AD OD tg 60 DB AD DB 1
m1
地球表面
M 地球 m G 2 mg R 地球半径
弹性力
r12
F21
m2
弹簧力 f = – kx
正压力 张力
接触力
摩擦力
滑动摩擦力 fk= k N
静摩擦力 0 f s s N
弹性力（elastic 弹簧弹力
force） 正压力 拉力（张力）
N1 mg cos 不动 光滑
合
C点： F ＝ mg kx） a 0 v 0 （
合
max
C D：（F ＝kx mg ) a v
合
D点： 0 a v
max
表示方向
表示大小
二、应用牛顿运动定律主要解决的二类问题
1.已知作用在物体上的力,由力学规律来决定该物体的 运动状态或平衡状态。 2.已知物体的运动状态或平衡状态，由力学规律来推断 作用在物体上的力。
t 0.6 S a g
1
滑块：v=v0－a1t f=mgμ=ma1 小车：v=a2t f=mgμ=Ma2
1
m a g M
2
1 滑块：S v t a t 2 1 小车：S a t 2 S S S
0 1 2 2 2 1 2
2
S 0.9m
(2).当滑块滑出小车时，滑 块在小车上滑行距离为 0.8m, L 所经历的时间为 t
x 2X
P10、例2
fr
fr
先整体分析： 1 2 3 4 5
5mg
fr
得：fr=2.5mg
再对4、5作整体分析： 4 5
f34 2mg
得：f34=0.5mg (竖直向下）
f43=0.5mg (竖直向上）
P10、例3
隔离法受力分析：
T y NA
x : T cos 45 f N
0
A x
2 2 2 1
a
m1 m1g
T2
T T — — — — — — — 3 （）
1 2
m2 m2g
a
(1) (2) (3)
m m 2m m a g ， T g m m m m
2 1 2 1 1 2 1 2
例3：一弹性系数为k的轻弹簧两端系着质量分别为m1和m 的物体，再用一细绳悬挂，如图所示。若细绳突然断掉，
例2：如图所示，一轻绳跨过一轻滑轮，绳的两端各悬质 量为m1和m2的物体，其中m1<m2。滑轮与绳子间无相对 滑动。试求：物体的加速度和绳子中的张力。 x 解： m : T m g m a — — — —（） 1
1 1 1 1
T1
m : T m g m (a) — — — 2 （）
fk
fk
2
a 0
2
a2 m2
m2g
P14、例1
a y
N
(1) x：f cos N sin 0 y：N cos f sin mg ma
fr x
得：N m( g a) cos f m( g a) sin
mg
小立方体对斜面的压力 N N
隔离体法解题步骤
•选隔离体——研究对象
•确定参照系，建坐标系
•受力分析并作图 · 初定运动状态 •列方程并求解
例1：质量为m的人站在升降机内，如图所示，当升降机 以加速度a上升时，求人对地板的压力。 解：研究对象：人
N
受力分析：
a
a mg
x
运动状态：
建立坐标：
列方程：N mg ma
N m( g a)
a ＝a a
m M 2
v( mM ) 0：m、M一起运动。
v 0 v (a a )t t ＝ a a
0 0 1 2 1 2 0 1 2
2 2
v 0 v 2(a a ) S S 2(a a )
0 1 2
0 fs f max s N ( k s )
光滑
m M
F
N
fs
mg
四、物体受力分析 (1)整体法：系统处于平衡态, 分析系统外的物体对系 统内物体的作用。 (2)隔离法：系统处于非平衡态或系统虽处于平衡态但 需分析系统内物体间的相互作用。
N
F
m1 m0 m2
(m1+m2 +m0 )g
O
0
x=0.125m
0
第三讲 力 和 运 动
牛顿三个定律是经典力学的基础 一、正确理解牛顿第二定律 (F合 ma)
1.矢量性: a与F合的方向始终一致
2.瞬时性: a与F合有瞬时对应关系
3.相对性: a值与参照系的选取有关
牛顿第二定律的分量式
Fx m ax Fy m ay
Fn m an Ft m at
x x N1’ F
mg
N2
N2 cos mg 0
mg N2 cos
光滑
f = – kx
(Hooke law)
不动
mg
滑动摩擦力
fk = k N
mg N
F
f
பைடு நூலகம்
N
m
f k N k mg
mg
k
方向 ——运动趋势的反方向 静摩擦力 大小
浮 浮
2 364 360 0
2
1 M：H H v 4 a 4 198m 2 1 H H v 8 a 8 248m 2
2 368 360 0
m： 脱离M后作初始为 的竖直上抛运动。 v
0
1 H H v 4 g 4 102m 2 1 H H v 8 g 8 136m 2
(2) 要使小立方体不从斜面 上滑下， 必须满足： N m( g a) sin 而 N＝m( g a) cos
tg
P14、例2
m 解： 、M ： H v t 0.5 360 180m
360 0
m脱离M后, M以加速度a上升 F －Mg Ma mg a 2m s F ( M m) g M
计算此时m1和m2的加速度。
T
m1
m1g
fk
m2
分析：绳未断时，m2平衡：fk=m2g 绳断瞬时，弹簧未及收缩：保持原 有的弹力。 a1 m1
m :m g f ma
1 1 k 1 2 2 k 2
1
m2g
m :m g f m a f mg
k 2
m m a g m
1 2 1 1
m1g
1 0 1 1
s
滑块滑出小车时的小车 速度： 5 v a t 0.4 0.67 m s 3
2 2 1
（1）解法二：以小车为参照系。 滑块相对小车作匀减速直线运动，
v a
( m M ) 0
m M
v a ＋a
0 m 地 1
地M
a
m 地
a
M 地
第二讲 物 体 的 平 衡
平衡状态：静止或匀速直线运动
一、共点力作用下物体的平衡 F合 0
二、有固定转动轴物体的平衡
l2
F
x
0 0
F
y
A
l1
B
力矩
M Fl
F2 F1
Mi 0
i
平衡
场力
三 、 力 学 中 常 见 的 力
重力 mg g 9.8m / s m1m 2 0 r12 万有引力 F21 G 2 r12
GA
A
A
A
fA
B
y : T sin 45 N G
0 A
A
fA fB
NB NA
x : F f f N N