高中物理竞赛辅导力学讲义
高中物理竞赛辅导讲义静力学
高中物理竞赛辅导讲义静力学高中物理竞赛辅导讲义第1篇静力学【知识梳理】一、力和力矩1．力与力系（1）力：物体间的的相互作用（2）力系：作用在物体上的一群力①共点力系②平行力系③力偶2．重力和重心（1）重力：地球对物体的引力（物体各部分所受引力的合力）（2）重心：重力的等效作用点（在地面附近重心与质心重合）3．力矩（1）力的作用线：力的方向所在的直线（2）力臂：转动轴到力的作用线的距离（3）力矩①大小：力矩=力×力臂，M =FL②方向：右手螺旋法则确定。
右手握住转动轴，四指指向转动方向，母指指向就是力矩的方向。
③矢量表达形式：M r F =? （矢量的叉乘），||||||sin M r F θ=? 。
4．力偶矩（1）力偶：一对大小相等、方向相反但不共线的力。
（2）力偶臂：两力作用线间的距离。
（3）力偶矩：力和力偶臂的乘积。
二、物体平衡条件1．共点力系作用下物体平衡条件：合外力为零。
（1）直角坐标下的分量表示ΣF ix = 0，ΣF iy = 0，ΣF iz = 0（2）矢量表示各个力矢量首尾相接必形成封闭折线。
（3）三力平衡特性①三力必共面、共点；②三个力矢量构成封闭三角形。
2．有固定转动轴物体的平衡条件：3．一般物体的平衡条件：（1）合外力为零。
（2）合力矩为零。
4．摩擦角及其应用（1）摩擦力①滑动摩擦力：f k = μk N（μk－动摩擦因数）②静摩擦力：f s ≤μs N（μs－静摩擦因数）③滑动摩擦力方向：与相对运动方向相反（2）摩擦角：正压力与正压力和摩擦力的合力之间夹角。
①滑动摩擦角：tanθk=μ②最大静摩擦角：tanθsm=μ③静摩擦角：θs≤θsm（3）自锁现象三、平衡的种类1．稳定平衡：当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使之回到平衡位置，这样的平衡叫稳定平衡。
2．不稳定平衡：当物体稍稍偏离平衡位置时，有一个力或力矩使它的偏离继续增大，这样的平衡叫不稳定平衡。
3．随遇平衡：当物体稍稍偏离平衡位置时，它所受的力或力矩不发生变化，它能在新的位置上再次平衡，这样的平衡叫随遇平衡。
高中物理竞赛力学课件
匀速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀速直线运动是速度大小和方向都不变的运动，其速度恒 定，加速度为零。在匀速直线运动中，路程等于速度乘以 时间，即 $s = v times t$。
总结词
实际应用，解题技巧
详细描述
匀速直线运动在实际生活中非常常见，如汽车行驶、飞机 飞行等。解决匀速直线运动的题目时，需要灵活运用速度 、路程和时间的关系，以及匀速直线运动的特性。
万有引力
总结词
实例分析
万有引力是指任意两个物体之间由于 质量而产生的吸引力。
分析地球对物体的吸引力、行星运动 规律等。
详细描述
万有引力的大小与两个物体的质量成 正比，与它们之间的距离的平方成反 比。万有引力定律是牛顿发现的，它 适用于宏观低速物体。
04
动能与势能
动能与势能的定义
动能
物体由于运动而具有的能量，用公式 E_k = frac{1}{2}mv^2 表示，其中 m 是质量，v 是速度。
总结词
与其他知识的关联
详细描述
匀速直线运动与牛顿第一定律相呼应，即不受外力作用的 物体将保持静止或匀速直线运动状态。同时，匀速直线运 动也是解决复杂运动问题的基本出发点。
匀加速直线运动
总结词
基本概念，公式应用
详细描述
匀加速直线运动是速度大小和方向都均匀变化的运动，其 加速度恒定，速度随时间均匀增加。在匀加速直线运动中 ，位移等于平均速度乘以时间，即 $x = bar{v} times t$ 。
势能
物体由于相对位置或状态而具有的能 量，常见的有重力势能、弹性势能等 。
动能与势能的转换
当物体在重力场中下落时，重力势能转化为动能，计算公式 为 E_{k1} = E_{p1} + mgh，其中 E_{k1} 是下落后的动能， E_{p1} 是初始重力势能，m 是质量，g 是重力加速度，h 是 下落高度。
高中物理竞赛全讲义
力学运动学（静力学） 瞬时性 矢量性 相对性 一、 曲线运动 1、一般理论 （1）、F ＝F （t ）运动方程（2）、速V＝== =(3)、加速度（4）、逆运算静力学1、 质点也质点系的平衡。
（1）、质点的平衡（2）、质点系。
2、 刚体的平衡。
（1）、有固体转轴。
（2）、一般刚体。
说明：（1）、对任意轴（2）、受运动作用而平衡，三力必共点。
（2）、直角坐标系解法，221212x yx yx o xo ox xy o yo oy yr xi y jr xi y jx yv l i jt tdx dyi j v i v jdt dtdx dya i jdt dta i a jv v x a tx x v t a tv v y a ty y v t a t=+=+=+=+=+=+=+=+=++=+=++r r rr r rV V Vr r rV VV Vr r r rr r rr rxiryir00000000()()lim ()()()()()()lim ()()()()()()i t i n i iu o i ii uti i ot oi i i it u o i i i ot t ri v t t r r v t t v t t v t dta t v t v a t t v t v a t t a t dtv t v a t dtr t r v t dt r v →→∞=→===-==→→=-=→=+=+=+∑∑⎰∑⎰⎰⎰V V u r r V V r u rr V rrV r r u r r V V u u u r u u r rrV r u u r rr u r r u r u (())t t oot a t dt dt+⎰⎰u r r抛线运动：020212(3)x ox x y y y n t ttt a y g j v v x v t v v gt y v t gt a a n a t v dv n tdtv v d d v dv a vdt dt dtρ∧∧∧∧−−→−−→−−→−−→∧∧∧=====-=-=+=+=−−→−−→==−−→+r u r r rr r r 、切面法向分解法。
超详细的高中物理竞赛辅导资料 力、物体的平衡
力、物体的平衡§1.1常见的力1、1、1力的概念和量度惯性定律指出，一个物体，如果没有受到其他物体作用，它就保持其相对于惯性参照系的速度不变，也就是说，如果物体相对于惯性参照系的速度有所改变，必是由于受到其他物体对它的作用，在力学中将这种作用称为力。
凡是讲到一个力的时候，应当说清楚讲到的是哪一物体施了哪一个物体的力。
一个物体，受到了另一物体施于它的力，则它相对于惯性参照系的速度就要变化，或者说，它获得相对于惯性参照系的加速度，很自然以它作用于一定的物体所引起的加速度作为力的大小的量度。
实际进行力的量度的时候，用弹簧秤来测量。
重力 由于地球的吸引而使物体受到的力，方向竖直向下，在地面附近，可近似认为重力不变（重力实际是地球对物体引力的一个分力，随纬度和距地面的高度而变化）弹力 物体发生弹性变形后，其内部原子相对位置改变，而对外部产生的宏观反作用力。
反映固体材料弹性性质的胡克定律，建立了胁强（应力）S F =σ与胁变（应变）l l ∆=ε之间的正比例关系，如图所示εσE =式中E 为杨氏弹性模量，它表示将弹性杆拉长一倍时，横截面上所需的应力。
弹力的大小取决于变形的程度，弹簧的弹力，遵循胡克定律，在弹性限度内，弹簧弹力的大小与形变量（伸长或压缩量）成正比。
F=-kx式中x 表示形变量；负号表示弹力的方向与形变的方向相反；k 为劲度系数，由弹簧的材料，接触反力和几何尺寸决定。
接触反力 —限制物体某些位移或运动的周围其它物体在接触处对物体的反作用力力实质上是一种弹性力，常见如下几类：1、柔索类（图1-1-2）如绳索、皮带、链条等，其张力⎩⎨⎧拉物体指向沿柔索方位::T一般不计柔索的弹性，认为是不可伸长的。
滑轮组中，若不计摩擦与滑轮质量，同一根绳内的张力处处相等。
2、光滑面（图1-1-3）接触处的切平面方位不受力，其法向支承力F图1-1-1BC c A 图1-1-3G 图1-1-2⎩⎨⎧压物体指向沿法线方位::N3、光滑铰链物体局部接触处仍属于光滑面，但由于接触位置难于事先确定，这类接触反力的方位，除了某些情况能由平衡条件定出外，一般按坐标分量形式设定。
人大附中高中物理竞赛辅导课件(力学)运动定律：动能定理 机械能守恒定律(共14张ppt)
对该物体所做功的代数和。
注意：1、功是过程量，与路径有关。 2、功是标量，但有正负。 3、合力的功为各分力的功的代数和。
例1 作用在质点上的力为 F 2 yi 4 j( N ) 在下列情况下求质点从 x1 2(m)处运动到 x2 3(m) 处该力作的功（江苏高中初赛模拟题） 1. 质点的运动轨道为抛物线 x2 4 y
b
F
dr
a
dr
F
a
b F cos dr a
ds dr
b
a F ds
F F cos
功——力的空间积累 外力作功是外界对系统过程的一个作用量
微分形式
dW
F
dr
F cosds
直角坐标系中
F Fxi Fy j Fzk
dr
dxi
dyj
dzk
b
W a Fxdx Fydy Fzdz
2. 质点的运动轨道为直线 4 y x 6
Y x2 4y
2.25
4y x6
1
2 O 3 X
B
W A F • dr
b
a Fxdx Fydy Fzdz
4y x6
Y x2 4y
2.25 1
W1
x2 , y2 x1 , y1
(Fxdx
Fy
dy)
2x2 ydx
x1
y24dy 2
W dW
t0 t
dt
dW
F•
dr
P
F•
dr
F•
v
dt
瞬时功率等与力与物体速度的标积
6) 作用力和反作用力做功之和
m1、m2组成一个封闭系
m2
r2
F2
dr2
高三物理竞赛辅导讲义
高三物理竞赛辅导讲义（一）一、知识讲解1．动量运动物体的质量和速度的乘积叫动量，即p=mv。
动量是矢量，其方向与速度的方向相同．两个动量相等必须是大小相等，方向相同．动量和动能的区别和联系：(1)动量是矢量，动能是标量，因此物体的动量发生变化时，动能不一定变化；而物体的动能发生变化时，其动量一定变化．(2)动量和动能都与物体的质量有关，两者从不同角度描述了运动物体的特征，两者都是状态量，且二者大小间存在关系式p2=2mE k．2．动量的变化物体末动量与初动量的差叫做动量的变化，公式为△p=p’一p．动量是矢量，因此动量的变化也是矢量．3．系统内力和外力(1)系统：碰撞问题的研究对象不是一个物体，而是两个或两个以上的物体．我们说这两个或这两个以上的物体组成了一个力学系统．(2)内力：碰撞时两个物体之间的相互作用力．(3)外力：除碰撞时两个物体之间的相互作用力之外的其他力叫做外力．4．动量守恒定律(1)内容：相互作用的物体，如果不受外力作用，或者它们所受的合外力为零，它们的总动量保持不变．(2)常用的三种表达式①p’=p，其中p’、p分别表示系统的末动量和初动量．②m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’．③△p1=△p2其中△p1、△p2分别表示系统初、末动量的变化量．5．判定动量守恒条件(1)在运用定律时，系统的选取有时十分重要，选择某系统，动量可能守恒，对另一系统就可能不守恒．(2)动量守恒定律成立的条件①系统不受外力或系统所受的外力的合力为零；②系统所受的外力的合力虽不为零，但系统的内力远大于外力：③系统所受的合外力不为零，但在某方向上的合力为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变．6．应用动量守恒定律解题时要注意“四性”①矢量性：动量守恒方程是一个矢量方程．对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，应选取统一的正方向，凡是与选取正方向相同的动量为正，相反为负．若方向未知，可设为与正方向相同列动量守恒方程，通过解得结果的正负，判定未知量的方向．②同时性：动量是一个瞬时量，动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定，列方程m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’时，等号左侧是作用前(或某一时刻)各物体的动量和，等号右侧是作用后(或另一时刻)各物体的动量和，不同时刻的动量不能相加．③相对性：由于动量大小与参考系的选取有关，因此应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对于同一惯性系的速度．一般以地面为参考系．④普适性：它不仅适用于两个物体所组成的系统；也适用于多个物体组成的系统，不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。
重点高中物理竞赛《力学综合(二)》名师专题辅导讲义导学案
力学综合（二）1、在一次火灾事故中，因情况特殊别无选择，某人只能利用一根绳子从高处逃生，他估计这根绳子所能承受的最大拉力小于他的重量，于是，他将绳子的一端固定，然后沿着这根绳子从高处竖直下滑。
为了使他更加安全落地，避免绳断人伤，此人应该（ ）A ．尽量以最大的速度匀速下滑B ．尽量以最大的加速度加速下滑C ．小心翼翼地、慢慢地下滑D ．最好是能够减速下滑2、如图（a ）所示，木块A 、B 用轻弹簧相连，放在悬挂的木箱C 内，处于静止状态，它们的质量之比是1：2：3。
当剪断细绳的瞬间，各物体的加速度大小及其方向？3、如图所示，水平传送带A 、B 两端相距S ＝3.5m ，工件与传送带间的动摩擦因数μ=0.1。
工件滑上A 端瞬时速度V A ＝4 m/s,达到B 端的瞬时速度设为v B 。
(1)若传送带不动，v B 多大？(2)若传送带以速度v(匀速）逆时针转动，v B 多大？(3)若传送带以速度v(匀速）顺时针转动，v B 多大？4、一个同学身高h l ＝1．8m,质量65 kg,站立举手摸高h 2=2.2 m （指手能摸到的最大高度）。
（1)该同学用力蹬地，经0.4s 时间竖直离地跳起，摸高为h 3=2．4m ，假定他蹬地的力F 1为恒力，求力F 1的大小。
(2)另一次该同学从所站h 4=0.8 m 的高处自由下落，脚接触地面后经过时间t ＝0.25s 身体速度降为零，紧接着他用力凡蹬地跳起，摸高为h 5=2.7m 。
假定前后两个阶段中同学与地面的作用力分别都是恒力，求同学蹬地的作用力F 2。
（取g ＝10m/s 2）5、将金属块m 用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下顶板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2.0m/s 2的加速度竖直向上作匀减速运动时，上顶板的压力传感器显示的压力为6.0 N,下底板的压力传感器显示的压力为10.0 N 。
(g取10m/s 2）（1)若上顶板的压力传感器的示数是下底板的压力传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况；(2）要使上顶板的压力传感器的示数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的？6、如图所示滑轮的质量不计，已知三个物体的质量关系是：m 1＝m 2十m 3，这时弹簧秤的读数为T ，若把物体m 2从右边移到左边的物体m 1上，弹簧秤的读数T 将（ ）A.增大；B.减小；C.不变；D.无法判断7、如图所示，有一个装有水的容器放在弹簧台秤上，容器内有一只木球被容器底部的细线拉住浸没在水中处于静止，当细线突然断开，小球上升的过程中，弹簧秤的示数与小球静止时相比较将（）A.增大；B.不变；C.减小；D.无法确定8、如图，一杯中装满水，水面浮一木块，水面正好与杯口相平。
高一物理竞赛讲义-静力学
竞赛辅导讲义第二部分：静力学第一课时：复习高考（理科综合要求）知识点一、考点内容1．力是物体间的相互作用，是物体发生形变和物体运动状态变化的原因。
2．重力是物体在地球表面附近所受到的地球对它的引力，重心。
3．形变与弹力，胡克定律。
4．静摩擦，最大静摩擦力。
5．滑动摩擦，滑动摩擦定律。
6．力是矢量，力的合成与分解。
7．平衡，共点力作用下物体的平衡。
二、知识结构⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-⎩⎨⎧→→→⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛→→⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛→⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-→的灵活使用方法：整体法和隔离法产生条件、摩擦力、弹力、重力顺序原则受力分析实效原则图解法（几何法）力的分解式法图解法（几何法）、公力的合成力的等效性使物体产生形变物体产生加速度）改变物体运动状态（使力的效果效果各异作用力与反作用力效果相同平衡力支持力等回复力、浮力、压力、动力、阻力：向心力、效果子力、电场力、磁场力不接触的力：重力、分产生条件、大小、方向力接触的力：弹力、摩擦性质力的种类物体受力物体同时定是施力物体施力物体同时定是受力相互性受力物体施力物体物体间作用物质性力的属性—物体间的相互作用—力的定义力.......321 三、复习思路复习是将分散学习的知识进行归纳、整理，使他们系统化、条理化，从而能提纲挈领掌握本单元的知识，并把本单元的重点知识和形成的能力进一步巩固和提高。
这一课时是以力的概念和平行四边形定则为核心展开的，研究了三种不同的力及力的合成、分解的基本法则；为获得上述知识，同学们应按照知识脉络认真复习教材，对一些主要概念、定则、定律有个正确的认识；而平衡状态是物体所处的最简单的状态，在高考中 容易与热学、电场、磁场等内容综合起来考查，还要注意平衡条件与生物、化学、人体骨骼、医学等方面的综合。
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)
高中物理竞赛辅导教程(新大纲版)一、力学部分1. 运动学- 基本概念：位移、速度、加速度。
位移是矢量，表示位置的变化；速度是描述物体运动快慢和方向的物理量，加速度则反映速度变化的快慢。
- 匀变速直线运动公式：v = v_0+at，x=v_0t+(1)/(2)at^2，v^2-v_{0}^2 = 2ax。
这些公式在解决直线运动问题时非常关键，要注意各物理量的正负取值。
- 相对运动：要理解相对速度的概念，例如v_{AB}=v_{A}-v_{B}，在处理多个物体相对运动的问题时很有用。
- 曲线运动：重点掌握平抛运动和圆周运动。
平抛运动可分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动；圆周运动中要理解向心加速度a =frac{v^2}{r}=ω^2r，向心力F = ma的来源和计算。
2. 牛顿运动定律- 牛顿第二定律F = ma是核心。
要学会对物体进行受力分析，正确画出受力图。
- 整体法和隔离法：在处理多个物体组成的系统时，整体法可以简化问题，求出系统的加速度；隔离法用于分析系统内单个物体的受力情况。
- 超重和失重：当物体具有向上的加速度时超重，具有向下的加速度时失重，加速度为g时完全失重。
3. 动量与能量- 动量定理I=Δ p，其中I是合外力的冲量，Δ p是动量的变化量。
- 动量守恒定律：对于一个系统，如果合外力为零，则系统的总动量守恒。
在碰撞、爆炸等问题中经常用到。
- 动能定理W=Δ E_{k}，要明确功是能量转化的量度。
- 机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的系统内，机械能守恒。
要熟练掌握机械能守恒定律的表达式E_{k1}+E_{p1}=E_{k2}+E_{p2}。
二、电磁学部分1. 电场- 库仑定律F = kfrac{q_{1}q_{2}}{r^2}，描述真空中两个静止点电荷之间的相互作用力。
- 电场强度E=(F)/(q)，电场线可以形象地描述电场的分布情况。
- 电势、电势差：U_{AB}=φ_{A}-φ_{B}，电场力做功与电势差的关系W = qU。
高中物理竞赛力学讲解
角位置：=(t)
lim 角速度: d
t0 t dt
lim 角加速度: d
t0 t dt
3.3 角量和线量的关系
v R
an a
R 2 R
P
OR
s P0 x
4.相对运动
4.1 运动描述与参照系：对物体运动的描述与参照系 有关——位移、速度、加速度的测量与参照系有关。
4.2 不同参照系间位移、速度和加速度的变换
解：vM
v1
v0
sin
v0
v2 M
R
O
v0
v0 v1
练习：如图，一平面内有两根夹角为 细杆l1和l2，
两细杆各自以垂直于自己的速度v1和v2在该平面内 运动，试求两细杆交点P的速率。
v1 P
v2
解：
v1
v1
sin
,
v2
v2
sin
,
v1
v1
v1
v2
P
vP v12 v22 2v1 v2 cos
1
sin
v12 v22 2v1 v2 cos
v2 v2
解题方法二：运动的合成（相对运动）
一个物体同时参与两种运动实质上是参照系的转换：
A对B：rrAB、vrAB、ar AB
B对地：rrB、vrB、ar B
A对地：rrA rrAB rrB、vrA vrAB vrB、ar A ar AB ar AB
rr
vr
r r0
vv0
rr
vr
y
y
S
S
P
r
O
x
a
a0
a
r0
r
O
x
1.一般曲线运动
高二物理竞赛：力学课件
= vx i + vy j + vz k 因为 t 是标量，故平均速度 v 的方 向与 r 的方向相同。 平均速度的大小： | v | = ( vx2 + vy2 + vz2 )1/2 平均速度描述物体在（t + t) t 时段中 单位时间内的平均位移。
２、速度 Velocity
t →0 y A B →A
△s
瞬时速度、简称速度：
△r
v = lim t →0 r/ t = d r /d t
r(t)
B
速度方向为所在点轨迹的切线方向，
r(t+△t)
并指向质点前进的一方
0
x
在直角坐标系中
z
v = d x/d t i + d y/d t j + d z/d t k
运动的相对性---- 物体的运动总是相对于另一些 参考物体而言的。
如何定量描写物体相对参考系的位置和运动？
二、参考系和坐标系
１、参考系 Frame of reference
用以描写物体运动所选用的参照物体。
２、坐标系 Coordinate system 固定在参考系上以确定物体相对于参考系的位置。
=| v |
在SI中，速度和速率的单位均为米/秒(m/s).
速度
v
= d r /d t
位移的时间变化率 y
速率：v = ds/dt
路程的时 间变化率
A
△s
△r
r = r (t + t)来自r (t) 是OB与OA的r(t)
高中物理竞赛辅导力学部分专用讲义
高中物理《竞赛辅导》力学部分目录第一讲：力学中的三种力第二讲：共点力作用下物体的平衡第三讲：力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心第四讲：一般物体的平衡、稳度第五讲：运动的基本概念、运动的合成与分解第六讲：相对运动与相关速度第七讲：匀变速直线运动第八讲：抛物的运动第九讲：牛顿运动定律（动力学）第十讲：力和直线运动第十一讲：质点的圆周运动、刚体的定轴转动第十二讲：力和曲线运动第十三讲：功和功率第十四讲：动能定理第十五讲：机械能、功能关系第十六讲：动量和冲量第十七讲：动量守恒《动量守恒》练习题第十八讲：碰撞《碰撞》专题练习题第十九讲：动量和能量《动量与能量》专题练习题第二十讲：机械振动《机械振动》专题练习第二十一：讲机械波第二十二讲：驻波和多普勒效应第一讲： 力学中的三种力【知识要点】（一）重力重力大小G=mg ，方向竖直向下。
一般来说，重力是万有引力的一个分力，静止在地球表面的物体，其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力，但向心力极小。
（二）弹力1．弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间)，两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行，作用点在两物体的接触面上．2．弹力的方向确定要根据实际情况而定．3．弹力的大小一般情况下不能计算，只能根据平衡法或动力学方法求得．但弹簧弹力的大小可用．f=kx(k 为弹簧劲度系数，x 为弹簧的拉伸或压缩量)来计算 ．在高考中，弹簧弹力的计算往往是一根弹簧，而竞赛中经常扩展到弹簧组．例如：当劲度系数分别为k 1,k 2,…的若干个弹簧串联使用时．等效弹簧的劲度系数的倒数为：nk k k 1...111+=，即弹簧变软；反之．若以上弹簧并联使用时，弹簧的劲度系数为：k=k 1+…k n ，即弹簧变硬．(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等；弹簧原长不相等时，应具体考虑) 长为0L 的弹簧的劲度系数为k ，则剪去一半后，剩余2L 的弹簧的劲度系数为2k （三）摩擦力 1．摩擦力一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时，产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。
高二物理竞赛课件：力学基础
第1章 质点力学基础 第2章 质点力学中的守恒定律 第3章 刚体的转动
引言：
“我奉献这一作品，作为(自然)哲学的数学 原理，因为(自然)哲学的全部责任似乎在于从 运动现象去研究力，然后从这些力去说明其 它现象。”
牛顿 《自然哲学的数学原理》（1687年）
力学---研究物体机械运动的科学。
例1：地球绕太阳公转时，地球可视一个质点。 研究地球的自转问题时，就不能把地球看作质点了。
例2：物体平动时，物体上所有点的运动轨迹都相同， 可用一个点的运动来代替整个物体的运动。
2. 实际物体可视为多个或无限多个质点的组合.
三. 位置矢量（位矢、矢径）－描写质点空
间位置的物理量.
位置矢量---从参考点指向质点所在位置的有向
质点运动学：只描述运动，不分析原因
力 学 质点动力学：运动与相互作用间的关系
刚体 ……
第一章 质点力学基础
教学基本要求
一. 掌握位置矢量、位移、速度和加速 度等描述质点运动及运动变化的物理量 . 理 解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性 .
二. 理解运动方程的物理意义及作用 . 掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、 速度和加速度的方法，以及已知质点运动的 加速度和初始条件求速度、运动方程的方法 .
机械运动---物体的相对位置或自身各 部份的相对位置发生变化的运动。
机械运动的基本运动形式： 1. 平动--- 物体上任一直线始终保持平行的运动； 2. 定轴转动---各点绕一固定轴作圆周运动的运动;
两个模型：
1）质点--把实际物体看成只有质量而无大小和 形状的力学研究对象。
2） 刚体---任何情况下大小和形状都不发生变化 的力学研究对象。
空间: 物质的广延性。 时间: 物质运动过程的持续性、连贯性。 时间和空间是物质的存在形式。
2020人大附中高中物理竞赛辅导课件02刚体力学：基本概念(共16张PPT)
O’
O
刚体的一般运动
既平动又转动：质心的平动加绕质心的转动
二、定轴转动的角量描述
转动平面
P
X
参考 转轴 方向
P X
Q
X
各质元的线速度、加速度一般不同， 但角量（角位移、角速度、角加速度）都相同
描述刚体整体的运动用角量最方便。
d
dt
d
dt
d 2
dt 2
d
dt
v r
角速度方向规定为沿轴方向， 指向用右手螺旋法则确定。
与角速度平方乘积的一半。
比较：
Ek
1 2
J 2
Ek
1 2
m v2
二、转动惯量
对于质量元连续分布的刚体，其转动惯量可写成
J r2dm
其中r是质量元到转轴的距离。
刚体对某一转轴的转动惯量等于每个质元的质量
与这一质元到转轴的距离平方的乘积之总和。
与转动惯量有关的因素：实质与转动惯量有关的只
•刚体的质量
A L
B X
J A
L x2dx mL2 / 3
0
A
C
L/2
B
L/2
X
L
JC
2 L
x 2dx
m L2
/ 12
2
解：取半径为r宽为dr的薄圆环,
dm dV 2rdr l
dJ r 2dm 2lr3dr
Z
O r dr
J dJ R 2lr3dr 1 R4l
0
2
m
R2l
J
1 2
m R2
可见，转动惯量与l无关。所以，实心圆柱对其轴的
转动惯量也是mR2/2。
3. 求一质量为m的均匀实心球对其一条直径 为轴的
高中物理竞赛静力学培训课件
力的平衡条件
平衡的定义
力的合力和力矩为零时，物体处于平衡状态。
平衡方程
通过分析受力物体的平行和垂直方向，可以建立力的平衡方程，解决静力学问题。
力的共点条件
共点力的合力为零，使物体保持平衡。
静力学问题的解题方法
1
分析图像
首先观察问题所涉及的物体，绘制示
建立方程
2
意图，标注力的大小和方向。
根据力的平衡条件，建立方程组，包
高中物理竞赛静力学培训 课件
欢迎参加高中物理竞赛静力学培训课程！本课件将介绍静力学的基本概念、 力的平衡条件、解题方法以及常见的应用场景。让我们开始吧！
静力学的基本概研究物体处于平衡状态下的力学性 质和相互作用。它是物理学中重要的基础 概念。
静力学涉及力的概念、力矩（力对物体的 转动效果），以及保持物体平衡所需的条 件。
括合力和力矩方程。
3
求解未知量
通过解方程组，计算未知量的数值。
常见的静力学应用场景
拱桥结构
拱桥的设计和施工涉及静力学 原理，确保桥梁能够承受力的 平衡。
高楼建筑
在高楼建筑的设计和施工中， 静力学起着重要的作用，确保 结构的稳定和安全。
起重机的运用
起重机使用静力学原理进行荷 载计算，确保安全稳定地进行 物体的起升操作。
3 平衡状态的判断
通过分析力的平衡条件， 可以判断物体是否处于 平衡状态。
本课件的目标和要点
目标
帮助学生掌握静力学的基本概念和解题方法， 提高在物理竞赛中的应试能力。
要点
• 力的平衡条件 • 常见应用场景 • 解题方法与技巧 • 常考问题的答题思路
高中物理竞赛中常考的静力学问题
物体处于平衡状态的条件 地面上的坡面上的物体如何保持平衡
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高中物理《竞赛辅导》力学部分目录第一讲：力学中的三种力第二讲：共点力作用下物体的平衡第三讲：力矩、定轴转动物体的平衡条件、重心第四讲：一般物体的平衡、稳度第五讲：运动的基本概念、运动的合成与分解第六讲：相对运动与相关速度第七讲：匀变速直线运动第八讲：抛物的运动第九讲：牛顿运动定律（动力学）第十讲：力和直线运动第十一讲：质点的圆周运动、刚体的定轴转动第十二讲：力和曲线运动第十三讲：功和功率第十四讲：动能定理第十五讲：机械能、功能关系第十六讲：动量和冲量第十七讲：动量守恒《动量守恒》练习题第十八讲：碰撞《碰撞》专题练习题第十九讲：动量和能量《动量与能量》专题练习题第二十讲：机械振动《机械振动》专题练习第二十一：讲机械波第二十二讲：驻波和多普勒效应第一讲： 力学中的三种力【知识要点】（一）重力重力大小G=mg ，方向竖直向下。
一般来说，重力是万有引力的一个分力，静止在地球表面的物体，其万有引力的另一个分力充当物体随地球自转的向心力，但向心力极小。
（二）弹力1．弹力产生在直接接触又发生非永久性形变的物体之间(或发生非永久性形变的物体一部分和另一部分之间)，两物体间的弹力的方向和接触面的法线方向平行，作用点在两物体的接触面上．2．弹力的方向确定要根据实际情况而定．3．弹力的大小一般情况下不能计算，只能根据平衡法或动力学方法求得．但弹簧弹力的大小可用．f=kx(k 为弹簧劲度系数，x 为弹簧的拉伸或压缩量)来计算 ．在高考中，弹簧弹力的计算往往是一根弹簧，而竞赛中经常扩展到弹簧组．例如：当劲度系数分别为k 1,k 2,…的若干个弹簧串联使用时．等效弹簧的劲度系数的倒数为：nk k k 1...111+=，即弹簧变软；反之．若以上弹簧并联使用时，弹簧的劲度系数为：k=k 1+…k n ，即弹簧变硬．(k=k 1+…k n 适用于所有并联弹簧的原长相等；弹簧原长不相等时，应具体考虑) 长为0L 的弹簧的劲度系数为k ，则剪去一半后，剩余2L 的弹簧的劲度系数为2k （三）摩擦力 1．摩擦力一个物体在另一物体表面有相对运动或相对运动趋势时，产生的阻碍物体相对运动或相对运动趋势的力叫摩擦力。
方向沿接触面的切线且阻碍物体间相对运动或相对运动趋势。
2．滑动摩擦力的大小由公式f=μN 计算。
3．静摩擦力的大小是可变化的，无特定计算式，一般根据物体运动性质和受力情况分析求解。
其大小范围在0＜f≤f m 之间，式中f m 为最大静摩擦力，其值为f m =μs N ，这里μs 为最大静摩擦因数，一般情况下μs 略大于μ，在没有特别指明的情况下可以认为μs =μ。
4．摩擦角将摩擦力f 和接触面对物体的正压力N 合成一个力F ，合力F 称为全反力。
在滑动摩擦情况下定义tgφ=μ=f/N ，则角φ为滑动摩擦角；在静摩擦力达到临界状态时，定义tgφ0=μs =f m /N ，则称φ0为静摩擦角。
由于静摩擦力f 0属于范围0＜f≤f m ，故接触面作用于物体的全反力F '同接触面法线的夹角⎪⎭⎫⎝⎛=-N f tg 01α≤φ0，这就是判断物体不发生滑动的条件。
换句话说，只要全反力F '的作用线落在（0，φ0）范围时，无穷大的力也不能推动木块，这种现象称为自锁。
本节主要内容是力学中常见三种力的性质。
在竞赛中以弹力和摩擦力尤为重要，且易出错。
弹力和摩擦力都是被动力，其大小和方向是不确定的，总是随物体运动性质变化而变化。
弹力中特别注意轻绳、轻杆及胡克弹力特点；摩擦力方向总是与物体发生相对运动或相对运动趋势方向相反。
另外很重要的一点是关于摩擦角的概念，及由摩擦角表述的物体平衡条件在竞赛中应用很多，充分利用摩擦角及几何知识的关系是处理有摩擦力存在平衡问题的一种典型方法。
【典型例题】【例题1】如图所示，一质量为m 的小木块静止在滑动摩擦因数为μ=33的水平面上，用一个与水平方向成θ角度的力F 拉着小木块做匀速直线运动，当θ角为多大时力F 最小？【例题2】如图所示，有四块相同的滑块叠放起来置于水平桌面上，通过细绳和定滑轮相互联接起来.如果所有的接触面间的摩擦系数均为μ，每一滑块的质量均为m ，不计滑轮的摩擦.那么要拉动最上面一块滑块至少需要多大的水平拉力?如果有n 块这样的滑块叠放起来，那么要拉动最上面的滑块，至少需多大的拉力?【例题3】如图所示，一质量为m=1㎏的小物块P 静止在倾角为θ=30°的斜面上，用平行于斜面底边的力F=5N 推小物块，使小物块恰好在斜面上匀速运动，试求小物块与斜面间的滑动摩擦因数（g 取10m/s 2）。
【练习】1、如图所示，C 是水平地面，A 、B 是两个长方形物块，F 是作用在物块B 上沿水平方向的力，物块A 和B 以相同的速度作匀速直线运动，由此可知，A 、B 间的滑动摩擦因数μ1和B 、C 间滑动摩擦因数μ2有可能是：（ ）A 、μ1=0，μ2=0；B 、μ1=0，μ2≠0；C 、μ1≠0，μ2=0；D 、μ1≠0，μ2≠0；2、如图所示，水平面上固定着带孔的两个挡板，一平板穿过挡板的孔匀速向右运动，槽中间有一木块置于平板上，质量为m ，已知木板左、右两侧面光滑，底面与平板之间摩擦因数为μ，当用力F 沿槽方向匀速拉动物体时，拉力F 与摩擦力μmg 大小关系是（ ）A 、F ＞μmgB 、F=μmgC 、F ＜μmgD 、无法确定3、每根橡皮条长均为l =3m ，劲度系数为k =100N/m ，现将三根橡皮条首尾相连成如图所示的正三角形，并用同样大小的对称力拉它，现欲使橡皮条所围成的面积增大一倍，则拉力F 应为多大？4、两本书A 、B 交叉叠放在一起，放在光滑水平桌面上，设每页书的质量为5克，两本书均为200页，纸与纸之间的摩擦因数为0.3，A 固定不动，用水平力把B 抽出来，求水平力F 的最小值。
5、（90国际奥赛题）（哥伦比亚）一个弹簧垫，如图所示，由成对的弹簧组成。
所有的弹簧具有相同的劲度系数10N/m，一个重为100N的重物置于垫上致使该垫的表面位置下降了10cm，此弹簧垫共有多少根弹簧？（假设当重物放上后所有的弹簧均压缩相同的长度）。
6、(第三届全国预赛)如图所示用力F推一放在水平地面上的木箱，质量为M，木箱与地面间摩擦因数为μ问：当力F与竖直成夹角ϕ多大时，力F再大也无法推动木箱?第二讲：共点力作用下物体的平衡（一）力的运算法则1、力的平行四边形定则：是所有矢量合成与分解所遵循的法则。
2、力的三角形定则：两个矢量相加将两个力首尾相连，连接剩余的两个端点的线段表示合力的大小，合力的方向由第一个矢量的始端指向第二个矢量的末端（如图1-1-1所示）；两个矢量相减，将这两个力的始端平移在一起，连接剩余的两个端点的线段即为这两个力的差矢量的大小，差矢量的方向指向被减．．矢量（如图1-1-2所示）。
（二）平行力的合成与分解同向平行力的合成：两个平行力F A 和F B 相距AB ，则合力ΣF 的大小为F A +F B ，作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
反向平行力的合成：两个大小不同的反向平行力F A 和F B （F A ＞F B ）相距AB ，则合力ΣF 的大小为F A －F B 同向，作用点C 满足F A ×AC=F B ×BC 的关系。
（三）共点力作用下物体平衡条件：这些力的合力为零，即ΣF=0。
（四）三力汇交原理若一个物体受三个非平行力作用而处于平衡状态，则这三个力必为共点力。
（五）受力分析1、受力分析的地位：物体的受力分析是高中物理中一个至关重要的知识,它贯穿高中物理的全过程，是学好力学知识的基础。
2、受力分析的顺序：一重二弹三摩擦（四其它），要防多画、少画、错画。
F AΣF图1-1-3ΣFB 图1-1-4F→ F 1→ F 2 → F→F1→ F 2→ 图1-1-1图1-1-221F F F +=12F F F -=3、受力分析时常用方法：整体法、隔离法、假设法。
4、受力分析时常用的计算工具：平行四边形定则、正交分解法、二力平衡、作用力与反作用力定律。
本节内容重点是充分运用共点力平衡条件及推论分析和计算处于平衡态下物体受力问题，竞赛中还应掌握如下内容和方法：①力的矢量三角形法：物体受三个共点力作用而平衡时，这三力线相交，构成首尾相连封闭的三角形，问题化为解三角形，从而使问题得以简化；②摩擦平衡问题，由临界状态寻求突破口；③竞赛中物体受力由一维向二维或三维拓展，空间力系平衡问题转化为平面力系平衡问题求解。
【例题1】如右图所示，匀质球质量为M 、半径为R ；匀质棒B 质量为m 、长度为l 。
求它的重心。
【解】第一种方法是：将它分隔成球和棒两部分，然后用同向平行力合成的方法找出重心C 。
C 在AB 连线上，且AC ·M=BC ·m ；第二种方法是：将棒锤看成一个对称的“哑铃”和一个质量为-M 的球A '的合成，用反向平行力合成的方法找出重心C ，C 在AB 连线上，且BC ·（2M+m ）=C A '·M 。
不难看出两种方法的结果都是mM l R M BC +⎪⎭⎫ ⎝⎛+=2。
【例题2】如图所示，一轻绳跨过两个等高的轻定滑轮（不计大小和摩擦），两端分别挂上质量为m 1=4kg 和m 2=2kg 的物体，如图，在滑轮间绳上悬挂物体m 为了使三个物体能保持平衡，则m 的取值范围多大？（M+m ）g（2M+m ）g【例题3】如图所示，直角斜槽间夹角为90°，对水平面的夹角为θ，一横截面为正方形的物块恰能沿此槽匀速下滑。
假定两槽面的材料和表面情况相同，试求物块与槽面间的滑动摩擦因数μ多大？【例题4】如图所示，三个相同的光滑圆柱体，半径为r ，推放在光滑圆柱面内，试求下面两个圆柱体不致分开时，圆柱面的半径R 应满足的条件。
【练习】1、如图所示，长为L=5m 的细绳两端分别系于竖直地面上相距X=4m 的两杆的顶端A 、B ，绳上挂一光滑的轻质挂钩，下端连着一个重为G=12N 的重物，平衡时绳中张力T 等于多少牛顿？2、如图所示，小圆环重为G，固定的大环半径为R轻弹簧原长为l（l<2R），其劲度系数为k，接触光滑，则小环静止时弹簧与竖直方向的夹角θ应为多大？3、如图所示，一轻杆两端固结两个小球A和B，A、B两球质量分别为4m和m，轻绳长为L，求平衡时OA、OB分别为多长？（不计绳与滑轮间摩擦）4、如图所示，n个完全相同的正方体木块一个紧挨一个排列成一条直线放在水平地面上，正方体木块与水平地面的滑动摩擦因数为μ，现用一水平力F推第一块木块，使这n块木块一起做匀速直线运动，则第k块木块对第k+1块木块的作用力为多大？5、如图所示，物体m在与斜面平行的拉力F作用下，沿斜面匀速上滑，在这过程中斜面在水平地面上保持静止。