物理课第二单元资料

2.1.2 力的合成
物体存在的状态，取决于它所有受力的共同作用效果。
合力与分力 从上节中对物体的受力分析我们可以看出，在实际情形中，
作用在物体上的力有时不只一个。这说明几个力的共同作用效果有时跟一个力的作 用效果相同。因此可以用一个力来代替两个或两个以上的力的共同作用。
如图 2-5（a）所示，在相交成某一角度的线上挂一物体，线上的点 A 同时有三个力作用着：线的拉力 F1、F2 和物体的拉力 F3，点 A 静止不动。 这时物体的拉力 F3，与线的拉力 F1、F2 的共同作用相互抵消。
斜拉桥 现在，斜拉桥又以其跨度大，便于巨轮通航的优势耸立于
世界大江大河之上，建设者们在桥上设计安装了许多斜拉索，根据力的合 成与分解原理，将拉索下桥面的负荷巧妙地加在了两只大桥墩上，因而拉 索下的桥梁跨度可以特别大。
物理学的应用和发展，特别是力学的应用和发展，极大地影响和促进 了世界桥梁建筑的进步和发展。
如图 2-5（b）所示，现在我们在点 A 挂一竖直向上的线，再将原来 的两条线剪断，点 A 仍然不动，物体依然挂着。这时物体的拉力 F3 与线的 拉力 FR 相互抵消。由此可见，F1 和 F2 的共同作用可以由力 FR 的作用来代 替，即 FR 的作用效果与 F1、F2 两个力的共同作用效果相同。
F2 A F1
图 2-3 （a）
图 2-3（b）
4．连结体各物体的受力情况 几个物体通过某种方式联接起来，其中一个物体运动，而使其它物体 也随之运动，这样的几个物体所组成的体系，叫做连结体。例如水平气垫 导轨上的滑块 A，用细绳跨过定滑轮和砝码 B 相连，就构成一连结体，如 图 2-4（a）所示。 分析连结体的受力情况时，往往需要把各物体隔离出来，分析每个物 体的受力情况。先把滑块 A 隔离出来，它的受力情况如图 2-4(b)所示。 滑块 A 共受三个力的作用：向下的重力 GA，向上的支持力 FN，向右的拉力 T。同样，把砝码 B 隔离出来，它的受力情况如图 2-4(c)所示。
在实际问题中，每个力的作用点可能各不相同，但本章研究的是质点的运 动，画受力图时，可以把所有力的作用点画在一点上。
1．在平直公路上行使的汽车
首先，将研究对象看作没有形
状、大小差别的物块，它除了受到一
个向下的重力 G 作用外，还受到地面
对它的支持力 FN，汽车向前的牵引力 F 和汽车前进时受到的向后的摩擦力
Ff 及空气阻力 Ff’的作用。所以，汽 车共受五个力的作用，它的受力图如
图 2-1
图 2-1 所示。
2．用绳子拉着木箱在水平地板上运动，如图 2-2，分析木箱的受力情
况
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30°
FN F
Ff
G
图 2-2
3．斜面上物体的受力 （1）木块静止在斜面上或沿斜面下滑时的受力分析：木块受到一向 下的重力 G 作用；由于木块压斜面，斜面变形而对木块产生一支持力 FN， 它的方向是垂直斜面向上的；木块静止或沿斜面下滑时，受到沿斜面向上 的摩擦力 Ff 作用。忽略空气阻力，木块共受三个力的作用。木块的受力 图如图 2-3（a）所示。 （2）如果沿斜面向上拉木块，使木块向上运动，木块除受重力 G 和 支持力 FN 作用外，还受到沿斜面向上的拉力 F 作用，这时它受到的摩擦 力 Ff 的方向沿着斜面向下。木块的受力图如图 2-3（b）所示。
从上述各例中可以看出，分析物体受力情况和画受力图时，大致可按 下述思路进行：
（1）正确选定研究对象 根据实际情况或问题的要求确定研究对象。 （2）把被研究的物体从周围物体中隔离出来，画出其示意图 （3）分析物体受力情况 此时要根据力是物体间的相互作用这一概 念去分析，不能多画一个力，也不能少画或画错一个力。可按重力，弹力， 摩擦力的顺序逐步分析，将各个力按方向、大小示意性地画在物体上。 但必须注意：在受力图上只画被研究物体所受的作用力，它对周围物 体的作用力不能画在它的受力图上。另外，确定一个力必须弄清施力者是 “谁”，如果找不到施力者，该“力”必不存在。
世界单跨最长的斜拉桥中国的苏通长江大桥主跨1088米
杭州湾跨海大桥 世界第三长桥
2.1.1 物体的受力分析
在实际问题中，一个物体往往同时受到几个物体的作用，因此，在分析物 体的受力情况时，通常需要把这一物体从周围物体中隔离出来，单独画出这个 物体的简图，并把各个施力物体对它的作用力示意性地表示出来，这样的图叫 做物体的受力图。这种方法叫做“隔离法”。
第二单元 交通与运输安全的物理
2.1 斜拉桥的受力分析
1850 年，英国伦敦泰晤士河上建造了一座伦敦塔桥，桥的外型象伦敦 塔，中部能够开启以便大船通航，那开启塔桥双臂的奇妙机械与其说是设 计者们智慧的凝结，不如说是他们所拥有的力学知识的结晶。这些机械与 那些凌空开启的塔桥双臂一样，令人赞叹不已。
1987 年我国山东省东营市建造了一座主跨为 288 米的胜利黄河大桥， 也是我国的第一座钢斜拉桥。由于斜拉桥的设计理论及建造技术的改进和 发展，使斜拉桥的使用范围有所扩大，跨径已超过 400 米。目前世界上主 跨径在 400 米以上的斜拉桥有 22 座，我国就占了 3 座。世界跨径最大的 斜拉桥是正在施工中的日本多多罗大桥和法国的诺尔曼蒂大桥，主跨径分 别为 890 米和 856 米。而我国 1993 年建成的上海杨浦在桥，主跨 602 米， 居世界第三，但在建成的大跨径斜拉桥中居世界第一位，标志着中国斜拉 桥已进入世界领先水平。
悬索桥和斜拉桥是现代大跨桥梁的重要的结构形式，特别是在跨越峡 谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩的地方架设大跨径的特大桥梁时， 往往都选择悬索桥和斜拉桥的桥型。悬索桥由悬索、塔架、锚锭、吊杆、 加劲梁和桥面组成，桥面荷载经加劲梁、吊杆传给悬索，再由悬索传至塔 架和两端的锚锭。斜拉桥由拉索、索塔、主梁、和桥面组成，桥面荷载经 主梁传给拉索、再由拉索传到索塔。
FR
A
F3
F3
（a）
图 2-5
（b）
如果一个力的作用效果和几个力的共同作用效果相同时，这个力叫 做那几个力的合力。而那几个力就叫做这个力的分力。
求几个力的合力叫做力的合成。力的合成就是用一个力的作用效果去 替代几个力的作用效果。