1、物体平衡的稳定性物体平衡的稳定性导入新课导入新课生活中的物体大多处生活中的物体大多处于于平衡状态平衡状态平衡也是有区别的平衡也是有区别的影响物体稳定平影响物体稳定平衡的因素有衡的因素有哪些哪些?1.知识与能力知识与能力掌握物体的受力分析、平衡条件及物体平掌握物体的受力分析、平衡条件及物体平衡的种类衡的种类2.过程与方法过程与方法能用刚体的平衡条件分析物体的平衡能用刚体的平衡条件分析物体的平衡教学目标教学目标3.情感态度与价值观情感态度与价值观培养耐心细致的工作作风和严肃认真的科培养耐心细致的工作作风和严肃认真的科学态度学态度掌握物体平衡的种类掌握物体平衡的种类,稳定性的概念稳定性的概念能正确运
2、用平衡条件求解静力学问题能正确运用平衡条件求解静力学问题教学重难点教学重难点重点重点难点难点2稳度稳度1平衡的种类平衡的种类本节导航本节导航1、平衡的条件、平衡的条件不倒翁不倒翁走钢丝的杂技表演走钢丝的杂技表演 钢丝上的杂技演员、儿童玩的不倒翁都是钢丝上的杂技演员、儿童玩的不倒翁都是在重力和支持力的作用下处于平衡状态，但是在重力和支持力的作用下处于平衡状态，但是钢丝上的演员稍有不慎就会摔下来，不倒翁扳钢丝上的演员稍有不慎就会摔下来，不倒翁扳倒后却会自动立起来。可见，平衡也是有区别倒后却会自动立起来。可见，平衡也是有区别的。那么平衡有哪些种类呢？的。那么平衡有哪些种类呢？OCOCOC甲甲乙乙丙丙
3、图图1.6-3 如果照图如果照图1.6-3那样，把那样，把木条一端的小孔套在水平轴木条一端的小孔套在水平轴O上，把木条从平衡位置稍上，把木条从平衡位置稍微移开一些，重心微移开一些，重心C的位置的位置升高，重力对轴升高，重力对轴O的力矩就的力矩就会使它回到原来的平衡位置，会使它回到原来的平衡位置，这种平衡叫做这种平衡叫做稳定平衡稳定平衡（stable equilibrium）。）。OCOCOC甲甲乙乙丙丙图图1.6-3 如果照图如果照图1.6-3那样，使木条那样，使木条的重心恰好在水平轴的正上方，的重心恰好在水平轴的正上方，木条处于平衡状态。把木条从平木条处于平衡状态。把木条从平衡位置稍微移开一
4、点，重心衡位置稍微移开一点，重心C的的位置降低，重力对轴位置降低，重力对轴O的力矩就的力矩就会使它继续远离平衡位置，这种会使它继续远离平衡位置，这种平衡叫做平衡叫做不稳定平衡不稳定平衡（unstable equilibrium）。）。OCOCOC甲甲乙乙丙丙图图1.6-3 如果照图如果照图1.6-3那样，把木条那样，把木条重心重心C处的小孔套在轴处的小孔套在轴O上，这上，这时无论你把木条放在什么位置，时无论你把木条放在什么位置，它都能保持平衡。这是因为无论它都能保持平衡。这是因为无论木条处在什么位置，重心木条处在什么位置，重心C的位的位置都没有改变，重力对轴置都没有改变，重力对轴O的力的力矩始
5、终为零的缘故。这种平衡叫矩始终为零的缘故。这种平衡叫做做随遇平衡随遇平衡（indifferent equilibrium）。）。稳定平衡稳定平衡随遇平衡随遇平衡不稳定平衡不稳定平衡 可见，物体在策略和支持力作用下的平衡可见，物体在策略和支持力作用下的平衡可以分为可以分为稳定平衡稳定平衡、不稳定平衡不稳定平衡和和随遇平衡随遇平衡。当物体稍微偏离平衡位置时，如果重心升高，当物体稍微偏离平衡位置时，如果重心升高，物体的平衡就是物体的平衡就是稳定平衡稳定平衡；如果重心降低，就；如果重心降低，就是是不稳定平衡不稳定平衡；如果重心的高度不变，就是；如果重心的高度不变，就是随随遇平衡遇平衡。不倒翁的底部是不
6、倒翁的底部是较重的泥块或铁块，较重的泥块或铁块，上部是空的，竖立的上部是空的，竖立的时候它的重心位置最时候它的重心位置最低，无论怎样扳动它，低，无论怎样扳动它，它的重心都要升高，它的重心都要升高，所以总会自动立起来。所以总会自动立起来。体操运动员在体操运动员在平衡木上常能通过平衡木上常能通过自身的调整处于不自身的调整处于不稳定平衡，她们正稳定平衡，她们正是凭这种高超技艺，是凭这种高超技艺，赢得了观众的阵阵赢得了观众的阵阵掌声。掌声。机器上高速旋转的部件，如电动机的转子、机器上高速旋转的部件，如电动机的转子、汽轮机的叶轮，都必须调整为随遇平衡，不然运汽轮机的叶轮，都必须调整为随遇平衡，不然运转起
7、来就会产生振动，使机器损坏。转起来就会产生振动，使机器损坏。2、稳度、稳度 平放的砖和竖放的砖都牌稳定平衡状态，平放的砖和竖放的砖都牌稳定平衡状态，稍微离开平衡位置，重心都升高，但是它们稍微离开平衡位置，重心都升高，但是它们的稳定程度不同。竖放的砖容易翻倒，而平的稳定程度不同。竖放的砖容易翻倒，而平放的砖不容易翻倒。我们把物体的稳定程度放的砖不容易翻倒。我们把物体的稳定程度叫做叫做稳度稳度。什么叫稳度？什么叫稳度？从图从图1.6-5可以看出，可以看出，平放的砖重心低、面积平放的砖重心低、面积大，只有使它偏转很大大，只有使它偏转很大的角度，它的重力作用的角度，它的重力作用线才会超出支持面，使线才
8、会超出支持面，使砖向外翻倒。砖向外翻倒。竖放的砖重心高、底面积小，只要偏转不竖放的砖重心高、底面积小，只要偏转不大的角度，重力作用线就会超出支持面，使砖大的角度，重力作用线就会超出支持面，使砖翻倒。可见，翻倒。可见，物体的重心越低，底面积越大，物体的重心越低，底面积越大，稳度越高稳度越高。在体育运动在体育运动中，有时必须在中，有时必须在一定的方向上保一定的方向上保证最大的稳定性证最大的稳定性（如摔跤中的站（如摔跤中的站立），往往采用立），往往采用马步或弓箭步。马步或弓箭步。有时则相反，必须破坏平衡的稳定性（如有时则相反，必须破坏平衡的稳定性（如起跑）。为此，身体应采取适当的姿势，使重力起跑）。
9、为此，身体应采取适当的姿势，使重力作用线相应地超出支承面边界，并改变身体重心作用线相应地超出支承面边界，并改变身体重心的高度。的高度。同样，建筑物的重力作用线不能超出支同样，建筑物的重力作用线不能超出支承面边界，否则就有倾倒的危险。承面边界，否则就有倾倒的危险。但是世界上有但是世界上有一个建筑恰恰是以一个建筑恰恰是以它的危险和倾斜而它的危险和倾斜而著名的，这就是在著名的，这就是在意大利的比萨斜塔。意大利的比萨斜塔。这座始建于这座始建于1174年的比萨斜塔，在年的比萨斜塔，在1990年年因面临倒塌的危险而被迫关闭。因面临倒塌的危险而被迫关闭。2001年，比萨年，比萨斜塔经过斜塔经过11年的修复，
10、终于被年的修复，终于被“扶正扶正”了。参与了。参与该项工作的工程师说，斜塔在未来该项工作的工程师说，斜塔在未来300年内不年内不会倒塌。会倒塌。增大物体的稳度有重要的实际意义。增大物体的稳度有重要的实际意义。为了增大物体的稳度，既可以增大底面的为了增大物体的稳度，既可以增大底面的面积，也可以降低重心的高度，还可以同面积，也可以降低重心的高度，还可以同时增大底面面积和降低重心的高度。时增大底面面积和降低重心的高度。实验天平实验天平三脚架三脚架高压电铁塔高压电铁塔拖拉机拖拉机F1赛车赛车课堂小结课堂小结1、物体在重力和支持力作用下的平衡可以分为、物体在重力和支持力作用下的平衡可以分为稳定平衡稳定平
11、衡、不稳定平衡不稳定平衡和和随遇平衡随遇平衡。2、物体的稳定程度叫做物体的稳定程度叫做稳度稳度。3、物体的重心越低，底面积越大，稳度越大。物体的重心越低，底面积越大，稳度越大。4、稳度的应用。稳度的应用。高高 考考 链链 接接1、（09北京北京18）如图所示，将质量为）如图所示，将质量为m的滑的滑块放在倾角为块放在倾角为的固定斜面上。滑块与斜面之的固定斜面上。滑块与斜面之间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为。若滑块与斜面之间的最。若滑块与斜面之间的最大静摩擦力合滑动摩擦力大小相等，重力加速大静摩擦力合滑动摩擦力大小相等，重力加速度为度为g，则（，则（）A将滑块由静止释放，如果将滑块由静止释放，如果
12、tan，滑块将下滑，滑块将下滑B给滑块沿斜面向下的初速度，如果给滑块沿斜面向下的初速度，如果 tan，滑，滑块将减速下滑块将减速下滑C用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动，如果如果=tan，拉力大小应是，拉力大小应是2mgsinD用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动，如果如果=tan，拉力大小应是，拉力大小应是mgsin解析解析 对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面对处于斜面上的物块受力分析，要使物块沿斜面下滑则下滑则mgsinmgcos，故，故m2，如图，如图3所示所示,已知三角形木块和两物体都是已知三
13、角形木块和两物体都是静止的静止的,则粗糙水平面对三角形木块（则粗糙水平面对三角形木块（）DA有摩擦力的作用有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向右摩擦力的方向水平向右B有摩擦力的作用有摩擦力的作用,摩擦力的方向水平向左摩擦力的方向水平向左C有摩擦力的作用有摩擦力的作用,但摩擦力的方向不能确但摩擦力的方向不能确定定,因因 为为m1、m2、1、2的数值并未给出的数值并未给出D以上结论都不对以上结论都不对2、如图所示如图所示,小球被轻质细小球被轻质细绳系住斜吊着放在静止的光绳系住斜吊着放在静止的光滑斜面上滑斜面上,设小球质量设小球质量m=0.5 kg,斜面倾角斜面倾角=30,光光滑斜面的滑斜面的M为为3
14、 kg,置于粗糙置于粗糙水平面上水平面上.整个装置处于静止整个装置处于静止状态状态,(g=10 m/s2)求求:(1)悬线对小球拉力的大小悬线对小球拉力的大小.(2)地面对斜面的摩擦力的大小和方向地面对斜面的摩擦力的大小和方向答案答案：(1)2.9 N (2)1.4 N,方向水平向左方向水平向左3、如图所示如图所示,轻绳一端系在质轻绳一端系在质量为量为m的物体的物体A上上,另一端系在另一端系在一个套在粗糙竖直杆一个套在粗糙竖直杆MN上的上的圆环上圆环上.现用水平力现用水平力F拉住绳子拉住绳子上一点上一点O,使物体使物体A从图中实线从图中实线位置缓慢下降到虚线位置位置缓慢下降到虚线位置,但圆但圆
15、环仍保持在原来的位置不动环仍保持在原来的位置不动,则则在这一过程中在这一过程中,环对杆的擦力环对杆的擦力F1和环对杆的压力和环对杆的压力F2的变化情的变化情况是（况是（）A.F1保持不变保持不变,F2逐渐增大逐渐增大B.F1逐渐增大逐渐增大,F2保持不变保持不变C.F1逐渐减小逐渐减小,F2保持不变保持不变D.F1保持不变保持不变,F2逐渐减小逐渐减小答案：答案：D习题答案习题答案1、从左到右依次为不稳定平衡、稳定平衡和从左到右依次为不稳定平衡、稳定平衡和随遇平衡。随遇平衡。2、1.73m。（如图所示，作出。（如图所示，作出汽车将要翻倒的示意图，即重汽车将要翻倒的示意图，即重力作用线通过其中一个车轮。）力作用线通过其中一个车轮。）3、都是通过增大底面的面积和降低重心的高都是通过增大底面的面积和降低重心的高度来增大物体稳度的。具体方法是：度来增大物体稳度的。具体方法是：装有装有面积较大和较重的铁制底座；面积较大和较重的铁制底座；汽车四周装有汽车四周装有可以伸缩的支腿，起吊重物时将腿向外支承；可以伸缩的支腿，起吊重物时将腿向外支承；汽车上装有很重的压铁，以降低重心的高度。汽车上装有很重的压铁，以降低重心的高度。
