物体平衡的稳定性55页PPT

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《物体的平衡》课件

03
刚体的平衡
刚体的定义
刚体：在任何力的作用下，大小和形状保持不变的物体。
刚体在现实世界中是不存在的，它是一个理想化的物理模型，用于简化对物体运动的研究。
刚体的特点是具有无穷大的弹性模量，即受力后不发生形变，只发生刚体的整体运动。
刚体的平衡条件
平衡条件
刚体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态。
二力平衡
总结词
二力平衡是指物体在两个力的作用下保持平衡状态。
详细描述
当物体受到两个大小相等、方向相反且作用在同一直线上的力时，物体将处于静止或匀速直线运动状态，即二力平衡。
公式示
F₁=F₂ 或 F=G
多力平衡
1 2 3
总结词
多力平衡是指物体在多个力的作用下保持平衡状态。
详细描述
当物体受到多个力作用时，如果这些力的矢量和为零，则物体将处于静止或匀速直线运动状态，即多力平衡。
平衡的条件
要使物体保持平衡，必须满足一定的条件，即合力为零。
平衡的分类
01
02
03
04
静态平衡
物体处于静止状态时的平衡，此时合外力为零，合力矩为零
。
动态平衡
物体处于匀速直线运动状态时的平衡，此时合外力为零，合
力矩为零。
稳定平衡
当外界稍有扰动，物体能通过自身的调整恢复原来的平衡状
态。
不稳定平衡
静力学基本定理
二力杆的平衡定理
总结词：二力平衡
详细描述：当一个物体在两个大小相等、方向相反且作用线共线的力作用下处于平衡状态时，这两个力称为平衡力。
力的平行四边形法则
总结词
力的合成与分解
详细描述

物体的平衡和稳定

提高稳定性的方法
增加物体的质量
降低物体的重心
增加接触面积
改变物体的形状
03
物体的平衡和稳定在生活中的应用
建筑物的平衡和稳定性
建筑物的结构设计：利用平衡和稳定的原理，使建筑物在各种情况下保持稳定。
建筑物的抗风抗震设计：通过合理的抗风抗震设计，提高建筑物的平衡和稳定性。
添加标题
添加标题
添加标题
生物实验中的平衡和稳定性
生物学实验中经常需要使用天平来测量物体的质量和重量，以探究物体的平衡和稳定性。
在生物学实验中，经常需要使用各种仪器和设备来模拟生物体的运动和行为，探究其平衡和稳定性。
在生物学实验中，经常需要使用各种仪器和设备来模拟生物体的运动和行为，探究其平衡和稳定性。
在生物学实验中，经常需要使用各种仪器和设备来模拟生物体的运动和行为，探究其平衡和稳定性。
物体的加速度为零
平衡的类型
静态平衡：物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动的状态
动态平衡：物体在力的作用下保持动态稳定，即在运动过程中能够自动调整姿态以保持平衡
主动平衡：通过主动调整物体的姿态或运动状态来达到平衡
被动平衡：通过被动反应来适应外部力的作用，从而保持平衡
平衡的应用
桥梁工程：利用平衡原理设计桥梁，确保结构稳定航空航天：飞机和火箭设计中，平衡至关重要，否则会导致失事车辆工程：汽车和火车的车身设计需考虑平衡，以确保行驶稳定体育运动：平衡在各种体育运动中广泛应用，如瑜伽、杂技和滑雪等
添加标题
建筑物的地基处理：通过合理的基础设计，保证建筑物的平衡和稳定性。
建筑物的材料选择：选择合适的建筑材料，保证建筑物的平衡和稳定性。
交通工具的平衡和稳定性

2019_2020学年高中物理第四章物体的平衡第2节第3节平衡的稳定性(选学)课件教科版必修1

(1)小球在风的吹动下处于静止时受几个力的作用？小球处于什么状态？
提示：小球受到重力、风力、拉力三个力作用，由于金属球相对地面始终静止，所以金属球处于平衡状态．
(2)若求风的吹力，可采用哪几种常用方式？试画出受力分析图．
提示：法一：力的合成法如图所示，风力 F 和拉力 T 的合力与重力等大反向，由平行四边形定则可得 F＝mgtan θ.
法二：图解法小球受重力 G、墙面对球的压力 N1、木板对小球的支持力 N2′ 而处于平衡状态．此三力必构成一封闭三角形，如图乙所示．将木板从题图所示位置开始缓慢地转到水平位置的过程中，α 逐渐减小，据图可知 N1 始终减小，N2′始终减小．由于 N2 与 N2′是一对作用力与反作用力，大小相等，所以 N2 始终减小．故选项 B 正确． [答案] B
法二：正交分解法如图所示，将拉力 F1 分解，根据物体受力平衡可得 F1sin 30° ＝F＝mPg，F2＝F1cos 30° 后面的分析过程同法一．
[答案] 100 N BC 段细绳即将拉断
1．在竖直墙壁间有质量分别是 m 和 2m 的均匀半圆球 A 和圆球 B，
其中 B 的球面光滑，半球 A 与左侧墙壁之间存在摩擦．两球心之
提示：因缓慢地上升，物体 A 在任何位置都可以认为是处于静止状态，故可以看成平衡状态．
(2)运动过程中 F1、F2、F3 三力如何变化？提示：人拉绳的力 F3 与绳的张力大小相等，故人拉绳的力 F3＝mAg 不变．对人进行受力分析，并建立直角坐标系如图所示，人始终处于静止状态，可得 F2－F3′cos θ＝0，F1′＋F3′sin θ＝mg，由力的相互性知 F1′＝F1，F3′＝F3，解得 F1＝mg－mAgsin θ，F2＝ mAgcos θ，显然，F1、F2 是关于自变量 θ 的函数，当自变量 θ 减小时，函数 F1、F2 增大． (3)这类平衡有什么特点？

《平衡的稳定性(选学)》课件2

目标定位预习导学课堂讲义对点练习
FN
对点练习
x 3．如图所示，在倾角为θ的固定光滑斜面上，质量为m的物体受外力F1和F2的作用，F1方向水平 F1 向右，F2的方向竖直向上．若物 f 体静止在斜面上，则下列关系正 mg 确的是( B ) F2≤mg A．F1sinθ＋F2cosθ＝mgsinθ, 对物体受力分析 F2≤mg x方向： B．F1cos θ＋F2sinθ＝mgsin θ, F2sinθ＋F1cosθ＝mgsinθ F2≤mg y方向： C．F1sinθ－F2cosθ＝mgsinθ, N≥0 F2≤mg F2cosθ＋N＝F1sinθ＋mgcosθ D．F1cosθ－F2sinθ＝mgsinθ, F2cos θ≤F1sin θ＋mgcos θ F2≤mg
目标定位预习导学课堂讲义对点练习
正交分解法处理平衡问题
y
F2
再见
高中物理· 必修一· 教科版
第四章
物体的平衡
4.3 平衡的稳定性
目标定位
1 进一步理解共点力作用下物体的平衡条件 .
掌握利用平衡条件解决有关物体平衡问题的思 1 路、方法，提高解决物理问题的能力.
了解平衡的分类和稳度．
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习 F2 1．物举重运动员在抓举比赛时，为 F1 了减小杠铃上升的高度和便于发力， FN 120° 抓握杠铃的两手间要有较大距离，使两臂上举后两臂间成钝角，手臂伸直 G 后所受作用力沿手臂方向，一质量为 75kg的运动员，在举起12 kg的杠铃时，两臂成120°角，如图所示，则 G＋G’ 此时运动员的每只手臂对杠铃的作用解析分析杠铃受力力F及运动员对地面的压力N的大小 F1＝F2＝G＝1 250 N 分别为(g取10 m/s2)( ) 以整体为研究对象： A．F＝1250N，N＝2000N B．F＝1250N，N＝3250N 二力平衡：FN＝2 000 N C．F＝625N，N＝2000N D．F＝722N，N＝2194N

高中物理第4章物体的平衡2、3共点力平衡条件的应用、平衡的稳定性(选学)课件教科版必修1

B．f
C. 3f
D．2f
图 4-2-2
3.如图 4-2-4 所示，三脚灯架的横梁 AO 在水平方向，与杆 BO 的夹角为 30°，横梁重力忽略不计，若灯的重力为 20 N，求杆 BO 所受的拉力大小和横梁 AO 所受的压力大小．
【解析】方法一：力的合成法解题时可以以 O 点为研究对象，那么该点必然受到三个力的作用，即重力 G、杆对 O 点的拉力 F1、横梁对 O 点的弹力 F2，如图所示．根据共点力平衡的特点可知，F1 和 F2 的合力必然与重力 G 大小相等，方向相反．作出平行四边形，根据受力图可知：
1．(2016·济南检测)如图 4-2-2 所示，在粗糙水平面上放置 A、B、C、D 四个小物块，各小物块之间由四根完全相同的轻弹簧相互连接，正好组成一个菱形，∠
BAD＝120°，整个系统保持静止状态．已知 A 物块所受的摩擦力大小为 f，则 D 物块所受的摩擦力大小为( )
3 A. 2 f
【答案】 B
【解析】 (1)“恰能匀速下滑”，满足平衡条件 mgsin 30°＝μmgcos 30°，
解得
μ＝csoins
3300°°＝
3 3.
(2)设斜面倾角为 α，受力情况如图所示，
由平衡条件得
Fcos α＝mgsin α＋f， N＝mgcos α＋Fsin α， f＝μN，
解决动态平衡问题方法的选取 1．图解法：如果物体受到三个力的作用，其中一个力的大小、方向均不变，并且还有另一个力的方向不变，此时可用图解法，画出不同状态下力的矢量图，判断各个力的变化情况． 2．解析法：如果物体受到多个力的作用，可进行正交分解，利用解析法，建立平衡方程，根据自变量的变化确定因变量的变化． 3．相似三角形法：如果物体受到三个力的作用，其中的一个大小、方向均不变，另外两个力的方向都发生变化，可以用力三角形与几何三角形相似的方法．

高二上学期物理人教版选修2-2第一章第6节物体平衡的稳定性课件

魔术时间
一、平衡的分类
稳定平衡不稳定平衡随遇平衡
稳定平衡：物体稍微偏离平衡位置后能够自动回到平衡位置不稳定平衡：物体稍微偏离平衡位置后不能回到原来的平衡位置随遇平衡：物体稍微偏离平衡位置后，能够在新的位置保持平衡
一、平衡的分类
稳定平衡不稳定平衡随遇平衡
稳定平衡：偏离平衡位置后，重心升高不稳定平衡：偏离平衡位置后，重心降低随遇平衡：偏离平衡位置后，重心高度不变
一、平衡的分类
稳定平衡
不稳定平衡
随遇平衡
物体稍微偏离平衡位置
重心高度升高
重心高度降低
重心高度不变
物体能够回到平衡位置
物体不能回到平衡位置
物体在新的位置平衡
二、物体倾倒的原因
二、物体倾倒的原因
二、物体倾倒的原因
二、物体倾倒的原因
物体倾倒的原因：重力作用线超过支持面边界
二、物体倾倒的原因
重力作用线没有超过支持面边界
二、物体倾倒的原因
二、物体倾倒的原因
三、稳度
稳度：物体实验方法：控制变量法
三、稳度
三、稳度
三、稳度
结论：支持面越大，重心越低，稳度越高

高中物理第四章物体的平衡第2-3节共点力平衡条件的应用、平衡的稳定性(选学)课件教科版必修

A．N 变大，F1 变小
B．N 变小，F1 变大
C．N 不变，F1 变小
D．N 变大，F1 变大
解析：选 C.由于三形 AO′
O 相似，如图所示，
所以有mFg1 ＝OOOA′，mNg＝OOR′所以 F1＝ mgOOOA′，N＝mgOOR′由题意知当小球缓慢上移时，OA 减
2．分析研究对象的受力情况，并作出受力图． 3．对研究对象所受的力进行处理，一般情况下利用正交分解法． 4．利用平衡条件建立方程． 5．解方程，必要时对解进行讨论．
(1)解三角形多数情况下是解直角三角形，如果力的三角形并不是直角三角形，能转化为直角三角形的尽量转化为直角三角形． (2)对于整体法与隔离法一般是结合起来应用，根据题目条件灵活选取先隔离还是先整体，不可将两种方法对立起来．
当一个系统处于平衡状态时，组成系统的每一个物体都处于平衡状态．一般地，当求系统内各部分间力的相互作用时用隔离法；求系统受到的外力作用时用整体法．整体法的优点是研究对象少，未知量少，方程数少，求解较简捷．在实际应用中往往将二者结合应用．
1.如图所示，固定在水平面上的光滑半球，球心 O′的正上方固定一小定滑轮，细线一端拴一小球 A，另一端绕过定滑轮．今将小球从图中所示的初位置缓慢地拉至 B 点．在小球到达 B 点前的过程中，小球对半球的压力 N 及细线的拉力 F1 的大小变化是( )
拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具(如图)．设拖把头的质量为 m，拖杆质量可忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数
μ，重力加速度为 g.某同学用该拖把在水平地
板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为 θ. 若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小． [思路点拨] 推拖把的力可分解到水平方向和竖直方向；拖把头在地板上匀速移动时，摩擦力为滑动摩擦力，可以用公式 f＝μN 求解．

力学平衡稳定性稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡 ppt课件

dS0 因而达到平衡态后，熵有最大值，且不变化。
设想此时有一个偏离平衡态的虚变动，则有：
S1S2S0
2
平衡态的条件是： 1S0(平衡判据） 2S0（稳定性判据）
由热力学第一、二定律：
dUTdSdW 系
1
等熵、无外功的系统过程：
在等温不做功的情况下： dF 0
由此可得：等温不做功的系统中进行的过程，系统的自由能绝不会增加，而平衡对应于自由能F取最小值的宏观态
若将系统对外做功分为膨胀功与非膨胀功，有： dW系 PdV dW系
有之前1式：
dU TdS dW系作勒让德变换：
dG SdT VdP dW系
同理分析：
T T P P
(热平衡条件） (力学平衡条件） (相平衡条件）
将稳定性判据 2 U 0 应用于热力学系统：
2 U 2 S U 2 V S 2 2 S 2 U V SV V 2 U 2 SV 2 0
写成二次型的形式
由2式,同时T
=
U S
V
:
2U
S2
V
T S
V
T U
V
U S
V
T CV
0
（ T 0 ) C V d Q 系 d T V 0
具体分析
热平衡时: T系 =Ta
由系统内部的涨落，使得: T系>Ta
此时 ,热量从系统传向外界，则 : dQ系0
代入热平衡稳定性条件：
U1U2U0
2
1U0 （平衡判据） 2U0（平衡稳定性判据）
热力学势平衡判据（熵除外）

物体的平衡课件

A．2 个 C．4 个
B．3 个 D．5 个
[解析] MN 与 P 接触时有两种情况，若接触时无弹力，此时 P 受重力和弹簧的支持力 2 个力作用，A 项正确；若接触时有弹力，则 P 平衡时必然还受到沿斜面向下的静摩擦力，因此 P 应受 4 个力作用，故 C 项正确． [答案] AC
共点力作用下物体的平衡 1．对平衡状态的理解 (1)两种平衡状态：共点力作用下的平衡状态包括静止状态和匀速直线运动状态． (2)“静止”和“v＝0”的区别与联系 v＝0aa＝ ≠00时时，，是不静是止平，衡是状平态衡状态总之，平衡状态是指 a＝0 的状态．
Fx 合＝FTsin θ－F＝0 Fy 合＝FTcos θ－mg＝0 解得 F＝mgtan θ. 法四：三角形法三个力的示意图首尾相连构成一个直角三角形，如图戊所示，由三角函数可求得 F＝mgtan θ. 由所得结果可见，当金属球的质量 m 一定时，风力 F 只跟偏角 θ 有关．因此，偏角 θ 的大小就可以指示出风力的大小． [答案] 见解析
如图，一小球放置在木板与竖直墙面之间．设墙面对球的弹力大小为 FN1，木板对球的弹力大小为 FN2.以木板与墙连接点所形成的水平直线为轴，将木板从图示位置开始缓慢地转到水平位置．不计摩擦，在此过程中( ) A．FN1 始终减小，FN2 始终增大 B．FN1 始终减小，FN2 始终减小 C．FN1 先增大后减小，FN2 始终减小 D．FN1 先增大后减小，FN2 先减小后增大
A，用一细线悬吊一个质量为 m 的球 B．现用一水平拉力缓慢
地拉起球 B，使细线与竖直方向成 37°角，此时环 A 仍保持静止．求： (1)此时水平拉力 F 的大小； (2)横杆对环的支持力的大小； (3)杆对环的摩擦力．

工程热力学的平衡状态的稳定性

4、NM线段各点代表不稳定的平衡态。
NM线上状态点，当外界压力略大于物体压力，压缩后物体压力减小，低于外界压力更大，更受压缩，越压越小，离原来状态更远。所以NM段上是不稳定的。
范得瓦尔等温线描述的过程为：过冷液体到亚稳定平衡态过热液体、不稳定平衡态、亚稳定平衡态过冷蒸气、最后到过热蒸气。过程中物体始终只有一项存在，这样的性质称做气液两态的连续性。
U H F G
mS,V mS,P mT,V mT,P TS
mU,V
38
将G=mg代入(6-12)式，得： G m T ,P m m T ,P g g m m T ,P m m g T ,P
因为在T、p一定时，单元系的各种强度参数
17
结论：
1、热稳定条件
表明热平衡条件是各处温度相等，但是如果系统是稳
定平衡，还必须满足
。定容加热时系统温度必然升
高。当物体与其周围环境之间，由于出现温度差而引起热传
递过程时，过程的结果必然使温差趋于减小直至达到平衡。
反之，若设想＜0，则当物体吸收了一些热量（这些吸热
量可以是由于某些微小的扰动引起的），它导致物体温度降
9
概括表示：利用虚变量可以得到平衡和稳定性判据为：
10
五、热稳定和力稳定的条件讨论均匀系统的热动平衡条件和平衡
的稳定性条件，可以将系统与和其发生关系的外界组合起来，看作一个孤立系统。对于孤立系统，则有：
11
虚变动引起孤立系统的熵变等于两部分熵变之和。将熵变作泰勒级数展开，准确到二级有：
d d H d U p T V V d S d dp m d d F d U T S S p d d T dV m
d d G d U p d V T S S V d d d T m p

高一物理平衡的稳定性PPT课件

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即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.用一轻绳将小球P系于光滑墙壁上的O点，在墙壁和球P之间夹有一矩形物块Q，如图4－2－6所示．P、Q均处于静止状态，则下列相关说法正确的是( )
图4－2－ 6
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A．P物体受4个力 B．Q受到3个力 C．若绳子变长，绳子的拉力将变小 D．若绳子变短，Q受到的静摩擦力将增大
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图4－2－12
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解析：选C.对物体受力分析如图所示，物体在竖直方向上合力为零可得：N＝mg＋Fsinθ，N随θ 的减小而减小，f为滑动摩擦力，f＝μN，可见f随 N的减小而减小，只有C正确．
第34页/共37页
知能优化训练
第35页/共37页
本部分内容讲解结束
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变式训练2 放在水平地面上的物块，受到一个与水平面方向成θ角斜向下的力F的作用，物块在水平地面上做匀速直线运动，如图4－2－12所示，如果保持力F的大小不变，而使力F与水平方向的夹角θ减小，那么地面受到的压力N和物块受到的摩擦力f的变化情况是( ) A．N变小，f变大 B．N变大，f变大 C．N变小，f变小 D．N变大，f变小
变式训练1 如图4－2－9所示，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ.斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，物块和楔形物块始终保持静止，则地面对楔形物块的支持力为( )
图4－2－9
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A．(M＋m)g B．(M＋m)g－F C．(M＋m)g＋Fsinθ D．(M＋m)g－Fsinθ
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《平衡的稳定性》讲义

《平衡的稳定性》讲义在我们的日常生活和自然界中，平衡是一种常见且至关重要的现象。

从简单的物体放置到复杂的生态系统，平衡的稳定性都在发挥着关键作用。

那么，究竟什么是平衡的稳定性？它又是如何影响我们周围的世界的呢？要理解平衡的稳定性，首先得明确什么是平衡。

平衡，简单来说，就是物体或者系统在受到一定的干扰后，仍然能够保持其原有状态或者恢复到原有状态的能力。

比如说，一个放在水平桌面上的静止的杯子，它处于一种平衡状态。

如果轻轻推它一下，它可能会晃动，但最终又会回到原来的位置，这就是一种稳定的平衡。

平衡的稳定性可以分为三种主要类型：稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡。

稳定平衡就像是一个有着坚定立场的人，不易被外界的干扰所动摇。

当系统处于稳定平衡状态时，如果受到微小的扰动，它会产生一个恢复力，促使系统回到原来的平衡位置。

例如，一个小球放在碗底，它处于稳定平衡状态。

哪怕轻轻拨动小球，它也会在重力和碗的形状所产生的恢复力作用下，回到碗底。

不稳定平衡则恰恰相反，就好像一个站在悬崖边上的人，稍有风吹草动就可能坠入深渊。

处于不稳定平衡的系统，在受到微小扰动后，会偏离原来的平衡位置，并且无法自动恢复。

一个典型的例子是把一个小球放在倒置的碗顶，哪怕是最轻微的扰动，小球都会滚落下来。

随遇平衡则相对比较特殊，处于这种平衡状态的系统，在受到扰动后，能在新的位置上保持平衡。

比如，一个球在一个绝对平坦的平面上，它可以在平面上的任何位置保持静止，因为任何位置对它来说都是平衡位置。

那么，是什么决定了平衡的稳定性呢？这主要取决于系统的势能。

势能是储存于一个系统内的能量，与物体的位置或者状态有关。

对于稳定平衡，系统的势能在平衡位置处是极小值。

当系统偏离平衡位置时，势能会增加，从而产生一个恢复力，将系统拉回平衡位置。

而对于不稳定平衡，系统的势能在平衡位置处是极大值，稍有偏离，势能就会减小，系统就会失去平衡。

在实际生活中，平衡的稳定性有着广泛的应用和重要的意义。

教科版高中物理必修1课件 4 平衡的稳定性(选学)课件2

高中物理·必修一·教科版
第四章物体的平衡
4.3 平衡的稳定性
目标定位 1 进一步理解共点力作用下物体的平衡条件. 掌握利用平衡条件解决有关物体平衡问题的思 1 路、方法，提高解决物理问题的能力.
了解平衡的分类和稳度．
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
用矢量三角形法解平衡问题 1．物举重运动员在抓举比赛时，为 F2
A 分别为(g取10 m/s2)( )
A．F＝1250N，N＝2000N
F1＝F2＝G＝1 250 N 以整体为研究对象：
B．F＝1250N，N＝3250N C．F＝625N，N＝2000N
二力平衡：FN＝2 000 N
D．F＝722N，N＝2194N
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
对点练习
2矢．量如图图解，法电解灯动悬态挂平于衡两问题解究对析象以结点OG为研墙之间，更换水平绳OA
了减小杠铃上升的高度和便于发力，
抓握杠铃的两手间要有较大距离，使
120° 120° FF1 N
两臂上举后两臂间成钝角，手臂伸直
后所受作用力沿手臂方向，一质量为
G
75kg的运动员，在举起12 kg的杠铃
时，两臂成120°角，如图所示，则
G＋G’
此时运动员的每只手臂对杠铃的作用解析分析杠铃受力
力F及运动员对地面的压力N的大小
目标定位
预习导学
课堂讲义
对点练习
再见
FN
使连结点A向上移动而保
持O点的位置不变，则A
点向上移动时( D )
பைடு நூலகம்
T
A．绳OA的拉力逐渐增大
B．绳OA的拉力逐渐减小