2022-2023学年高二物理竞赛课件：静力学基本概念

静力学基本概念 静力学(Statics)： 研究物体在力系作用下平衡规律的科学。 作用在物体上的一群力。 物体相对于惯性参考系（如地面）保持静止或作匀速直线运动。 力系(System of Forces)： 平衡(Equilibrium)： 1．物体的受力分析 分析物体共受多少个力，以及各力的作用位置和方向。 2．力系的简化（或等效替换） 　将作用在物体上的一个力系用另一个与它作用效应相同的力系来代替，这两个力系互为等效力系。 (Equivalent Forces System) 　　如果用一个简单力系等效地替换一个复杂力系，则称为力系的简化(Reduction of force system)。 3．建立各种力系的平衡条件(Equilibrium Condition) 研究作用在物体上的各种力系所需满足的平衡条件。 静力学基本概念 1．力与力系的概念： 物体间相互的机械作用。 力(Force)： 力对物体的作用效果决定于三个要素： (1) 力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点。 运动效应（外效应）—— 使物体的机械运动状态 发生变化。 变形效应（内效应）—— 使物体的形状发生改变。 在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)或千牛顿（kN)。 力是矢量，我们用 或黑体字F 表示力矢量，而用普通字母F 表示力的大小。 静力学基本概念 静力学基本概念 集中力： P q 力的集度q： 均匀分布 分布力： 非均匀分布 q(x) 　　若一个力与某力系等效，则此力称为该力系的合力(Resultant force)。 　　力系中的各力，称为该力系的分力(Components)。 静力学基本概念 2．刚体的概念 在力的作用下，其内部任意两点 之间的距离始终保持不变的物体。 刚体 (Rigid Body) ： 刚体是一个理想化的力学模型。 不适于：研究力对物体的变形效应（内效应） 变形体 (Deformable Body ) 公理(Axiom)： 是人们在生活和生产实践中长期积累的经验总结，又经过实践反复检验，被确认是符合客观实际的最普遍、最一般的规律。 公理1 力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。 合力矢等于这两个力矢的矢量和，即 推论：力三角形法则 B C 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。 公理2 二力平衡原理 二力构件 数学表达式： 公理3 加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 F1 F2 G FN 平衡力系： 推理1 力的可传性 作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。 = = 证明：在刚体上的点 A 作用力F。 根据加减平衡力系原理，可在力的作用线上任意取一点 B，并加上两个相互平衡的力F1和F2，并使F =F2= -F1。 由于力F 和F1也是一个平衡力系，故可除去； 这样只剩下一个力F2，即原来的力F 沿其作用线移到了点B。 $