2-3 几种常见的力

B
FTB
y
θ
A
FTA
Ff = F N
2
FT sin
2
+ FN = 0
O'
dθ dθ sin ≈ 2 2
dθ cos ≈1 2
Ff
FT
O
FN ds
x
dFT = Ff = FN
1 dFTdθ + FTdθ = FN 2
dθ / 2
FT + dFT dθ / 2 dθ
O'
2 – 3
几种常见的力
FT A
几种常见的力
第二章 牛顿定律
3. 摩擦力 两个互相接触的物体发生相对运动或存在相对 运动趋势时, 运动趋势时,在它们的接触面上将产生阻碍相 对运动或相对运动趋势的力,称为摩擦力. 对运动或相对运动趋势的力,称为摩擦力.
摩擦力的起因较为复杂, 摩擦力的起因较为复杂,科学家先后曾提出过 凸凹说,分子说, 凸凹说,分子说,粘合说等说明摩擦起因的理 论.
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
摩擦力是总是阻碍物体间的相对运动, 摩擦力是总是阻碍物体间的相对运动,但 不一定阻碍物体的运动, 不一定阻碍物体的运动,即在运动中也可以充 当动力. 当动力.
2 – 3
几种常见的力
例1 质量为
第二章 牛顿定律
m ,长为 l 的柔软细绳,一端 的柔软细绳, 的物体, 系着放在光滑桌面上质量为 m' 的物体,如图所示 .
P=F
GmE g = 2 ≈ 9.80 m s - 2 R
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
视重:物体对支持它的其他物体的作用力 视重:物体对支持它的其他物体的作用力G' 超重:视重大于重力. 超重:视重大于重力. G' = m ( g + a ) > G G' a>0 失重:视重小于重力. 失重:视重小于重力. G' = m ( g + a ) < G G a
B
FTB
y
θ
A
FTA
O'
Ff
FT
O
FN ds
x
ds 的张角 dθ F ds 两端的张力 FT , T + dFT 圆柱对 ds 的摩擦力 Ff 圆柱对 ds 的支持力FN
dθ / 2
FT + dFT dθ / 2 dθ
O'
2 FT + dF )sin T
dθ dθ (FT +dFT)cos FT cos Ff = 0 2 2 dθ dθ
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
2. 根据力的作用效果命名 根据力的作用效果命名 力的作用效果 压力,支持力,张力,动力,阻力, 压力,支持力,张力,动力,阻力,向心力等 . 不同效果力可以是同种性质的力. 不同效果力可以是同种性质的力. 如压力,支持力,张力实质上都是弹力. 如压力,支持力,张力实质上都是弹力.
弹力的方向
如果两个接触物体,不存在接触面,只是点接触, 如果两个接触物体,不存在接触面,只是点接触, 这时弹力的方向,可以根据摩擦力方向来判断. 这时弹力的方向,可以根据摩擦力方向来判断. 因为摩擦力方向总是与其弹力方向垂直. 因为摩擦力方向总是与其弹力方向垂直. 摩擦力方向总是与其弹力方向垂直
2 – 3
第二章 牛顿定律
∫
FT B
FTB = FTAe
若
θ d FT = ∫ dθ 0 FT
B
FTB
θ
A
FTA
θ
O'
FTB / FTA = e
= 0.25
θ
θ π
2π
FTB / FTA
0.46 0.21 0.00039
m
F
10π
�
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
三,几种常见的力 1. 万有引力
m1m2 F =G 2 r
引力常量
G = 6.67 ×1011 N m 2 kg 2
存在于所有物体之间! 存在于所有物体之间!
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
重力是由于星球对其附近物体的吸引而使物 重力是由于星球对其附近物体的吸引而使物 体受到的力. 体受到的力.
2 – 3
(2) )
几种常见的力
第二章 牛顿定律
dm = mdx / l ( FT + dFT ) FT m = (dm)a = adx l
l
dm
dx
mF dFT = dx (m' m)l + F l mF ∫FT dFT = ( m ' m )l ∫x dx + x F FT = (m' m ) + l m' m +
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
滑动摩擦力 f =μN, 为动摩擦因数;N是正压力. 为动摩擦因数; 是正压力 是正压力. , 为动摩擦因数 静摩擦力
最大静摩擦力
f m = 0 N ≈ N
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
动摩擦因数只跟相互接触物体的材料有关, 动摩擦因数只跟相互接触物体的材料有关, 跟两接触物体表面的光滑程度有关. 跟两接触物体表面的光滑程度有关. 动摩擦因数跟两物体表面的关系,并不是 动摩擦因数跟两物体表面的关系, 表面越光滑,动摩擦因数越小.实际上, 表面越光滑,动摩擦因数越小.实际上,当两 物体表面很粗糙时, 物体表面很粗糙时,由于接触面上的峰和谷交 错齿合,会使动摩擦因数很大; 错齿合,会使动摩擦因数很大;对于非常光滑 的表面,尤其是非常清洁的表面, 的表面,尤其是非常清洁的表面,由于分子力 起主要作用,所以动摩擦因数更大, 起主要作用,所以动摩擦因数更大,表面越光 动摩擦因数越大. 洁,动摩擦因数越大.
FT dm FT + dFT
dx
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
如图绳索绕圆柱上, 例2 如图绳索绕圆柱上, 绳绕圆柱张角为 ,绳与圆 θ 柱间的静摩擦因数为 ,求 绳处于滑动边缘时 , 绳两端的 F .( 张力 和 FT间关系TB(绳 A 的质量忽略) 的质量忽略) 解 取一小段绕圆柱上的绳 取坐标如图
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
一,力的分类 力:物体之间的一种相互作用,这种作用会 物体之间的一种相互作用, 改变另一个物体的运动状态. 改变另一个物体的运动状态. 力是使物体运动状态发生变化的原因. 力是使物体运动状态发生变化的原因. 人们通过受力物体发生形变,或受力物体的运动 人们通过受力物体发生形变, 状态发生变化(即产生加速度 等效果来认识力. 即产生加速度)等效果来认识力 状态发生变化 即产生加速度 等效果来认识力. 物体受到力的作用所产生的效果, 物体受到力的作用所产生的效果,不但与力的大 小有关,还跟力的作用方向作用位置有关. 小有关,还跟力的作用方向作用位置有关. 力的三要素:大小, 力的三要素:大小,方向和作用点
2 – 3
几种常见的力
合力是一种"等效力" 合力是一种"等效力".
第二章 牛顿定律
在物理学中,运用"等效" 在物理学中,运用"等效"概念研究问题是 一种重要方法. 一种重要方法. 分析物体受力情况时, 分析物体受力情况时,我们只能分析物体实 际所受的力,不能加上"合力"这样的等效力. 际所受的力,不能加上"合力"这样的等效力. 直接接触 力的作用方式 场
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
二,力的分类 1. 根据力的性质命名 根据力的性质命名 力的性质 重力,弹力,摩擦力,电场力,磁场力,分 重力,弹力,摩擦力,电场力,磁场力, 子力,核子力等等. 子力,核子力等等. 不同性质的力,其产生原因不同, 不同性质的力,其产生原因不同,其大小和 方向各自遵循一定的规律. 方向各自遵循一定的规律. 按本质来说有四力种基本形式,即万有引力, 按本质来说有四力种基本形式,即万有引力, 电磁力,强相互作用力,弱相互作用力. 电磁力,强相互作用力,弱相互作用力.
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
几种摩擦 静摩擦: 静摩擦: 互相接触且有相互运动趋势 滑动摩擦: 滑动摩擦:互相接触的物体发生相对滑动 滚动摩擦:一个物体沿另一个物体的表面滚 滚动摩擦: 动或有滚动趋势 液体或气体)内部 内摩擦: 流体(液体或气体 内部, 内摩擦: 流体 液体或气体 内部,在流速不 同的相邻流层的接触面上, 同的相邻流层的接触面上,出现阻 碍相对流体的阻力. 碍相对流体的阻力.
a<0 自由落体,加速下降的电梯中,宇宙中. 自由落体,加速下降的电梯中,宇宙中.
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
2. 弹性力 发生形变的物体,在发生形变的同时, 发生形变的物体,在发生形变的同时,有恢复原 状的趋势, 状的趋势,因而对跟它接触的物体要产生力的作 用,这种力叫做弹力. 这种力叫做弹力. 弹力的产生条件: 弹力的产生条件: 直接接触 发生弹性形变
重力并不等于星球对物体的 引力! 引力!而是万有引力和离心 力的合力.或者说, 力的合力.或者说,万有引 力导致了两个效果力, 力导致了两个效果力,重力 和向心力. 和向心力.
2 – 3
几种常见的力
P = mg
第二章 牛顿定律
重力
物体的向心力是很小的, 物体的向心力是很小的,所以在一般情况 下,可以认为物体的重力大小就是万有引力的 大小. 大小.
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
一切真实力的所具有的共同特征:物质性, 一切真实力的所具有的共同特征:物质性, 真实力的所具有的共同特征 相互性和矢量性. 相互性和矢量性. 物质性:必有施力物体. 物质性:必有施力物体. 相互性:必有反作用力. 相互性:必有反作用力. 矢量性:力是矢量. 矢量性:力是矢量.力的合成和分解满 足平行四边形法则. 足平行四边形法则.
在绳的另一端加如图所示的力
F.
绳被拉紧时会略 现
有伸长(形变),一般伸长甚微, 有伸长(形变),一般伸长甚微,可略去不计 . ),一般伸长甚微
设绳的长度不变,质量分布是均匀的 . 求:(1)绳 设绳的长度不变, ) 作用在物体上的力;( ) 作用在物体上的力;(2)绳上任意点的张力 . ;(
l
m'
m
2 – 3
几种常见的力
四种基本相互作用
第二章 牛顿定律
力的种类 相互作用的物体 力的强度 万有引力 弱力 电磁力 强力 一切质点 大多数粒子 电荷 核子, 核子,介子等
15
力程 无限远 小于 10 17 m 无限远
10
10
38
13
10 * 1
2
10 m
15
* 以距源 10
m 处强相互作用的力强度为 1
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几种常见的力
温伯格 萨拉姆 格拉肖 弱相互作用 电磁相互作用
第二章 牛顿定律
电弱相互 作用理论
三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 三人于1979年荣获诺贝尔物理学奖 . 1979 鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用, 鲁比亚, 范德米尔实验证明电弱相互作用, 1984年获诺贝尔奖 1984年获诺贝尔奖 . 电弱相互作用 强相互作用 万有引力作用 "大统一"(尚待实现) 大统一" 尚待实现) 大统一
F
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几种常见的力
第二章 牛顿定律
解 设想在点 P 将绳分为两段 其间张力 FT 和 FT' 大小相等, 大小相等,方向相反 (1) )
FT'
P
FT
m'
FT0
FT0'
m
a
a
FT0 = FT0' a FT0 = m' F FT0' ma =
F
F a= m' m + m' FT0 = F m' m +
f = kx
如图, , 两物体靠在一起 两物体靠在一起, 如图,A,B两物体靠在一起,从斜面上由静止 开始下滑过程中,它们之间是否存在弹力? 开始下滑过程中,它们之间是否存在弹力?弹 力大小多大?已知m1, , 力大小多大?已知 ,m2,μ1, 2. , .
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
2 – 3
几种常见的力
几种常见的弹性力 弹簧弹力 张力 正压力 支持力
第二章 牛顿定律
弹簧被拉伸或压缩 绳索被拉紧 重物对支撑面 支撑面对重物
2 – 3
几种常见的力
第二章 牛顿定律
弹力大小的计算:可根据胡克定律,也可根据物 弹力大小的计算:可根据胡克定律, 体所遵守的运动规律和外界条件来计算. 体所遵守的运动规律和外界条件来计算. 弹簧弹性力