2023學(xué)年完整版《力矩》設(shè)計(jì)

《力矩》教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)教學(xué)點(diǎn) 力矩平衡條件的應(yīng)用（二）能力訓(xùn)練點(diǎn)1．進(jìn)一步提高分析物體受力的能力．2．應(yīng)用力矩平衡條件解決實(shí)際問(wèn)題的能力．（三）德育滲透點(diǎn)從力的轉(zhuǎn)動(dòng)作用出發(fā)，建立力矩的概念，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象的能力．從轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的實(shí)驗(yàn)研究，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思想方法．（四）美育滲透點(diǎn)通過(guò)應(yīng)用教學(xué)，使學(xué)生把審美欣賞和審美操作用有機(jī)地結(jié)合，提高審美的感受力．學(xué)法引導(dǎo)通過(guò)典型例題的分析，進(jìn)一步加深對(duì)力臂與力矩概念的認(rèn)識(shí)，并幫助學(xué)生建立如何受力分析和建立平衡方程．教學(xué)重難點(diǎn)疑點(diǎn)及解決辦法1．重點(diǎn)力矩平衡條件的應(yīng)用2．難點(diǎn)物體受力分析力矩平衡方程的建立3．疑點(diǎn)沒(méi)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體平衡時(shí)，怎樣選取轉(zhuǎn)動(dòng)軸．4．解決辦法進(jìn)一步提高學(xué)生分析物體受力的能力，畫(huà)出受力圖，標(biāo)明力臂的長(zhǎng)短，根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)軸確定各力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果（使物體順時(shí)針轉(zhuǎn)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)），再根據(jù)平衡條件列方程求解．對(duì)于沒(méi)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡，原則上可以任意選取過(guò)某點(diǎn)的直線(xiàn)為軸，而且對(duì)選定的轉(zhuǎn)動(dòng)軸來(lái)說(shuō)，各力的力矩的代數(shù)和為零．在實(shí)際中，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化和方便，常常選取過(guò)受力最多的點(diǎn)或含有未知力的點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，這樣，就可使這些力的力臂為零，力矩也為零，列方程時(shí)就可以不考慮這些力的作用．教學(xué)課時(shí)數(shù)1課時(shí)教具學(xué)具準(zhǔn)備汽車(chē)的幻燈片、投影儀等．師生互動(dòng)活動(dòng)設(shè)計(jì)1．教師通過(guò)例題分析，總結(jié)解題的基本思路．2．學(xué)生通過(guò)練習(xí)，加深對(duì)概念的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)處理此類(lèi)問(wèn)題的基本方法．教學(xué)過(guò)程（一）明確目標(biāo)力矩平衡條件的應(yīng)用．（二）整體感知到現(xiàn)在為止，我們看到，在解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，在解決平衡問(wèn)題中，都需要先分析物體的受力情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)列方程．在以后的圓周運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量、機(jī)械能、機(jī)械振動(dòng)的教學(xué)中，仍要貫徹物體的受力分析，使學(xué)生逐步領(lǐng)會(huì)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由它的受力和初始狀態(tài)決定．并從而領(lǐng)會(huì)研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的基本方法．（三）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)憲成過(guò)程[導(dǎo)入新課]提問(wèn)：有一個(gè)物體可繞過(guò)O點(diǎn)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)它受到如圖4－16四個(gè)力作用而處于靜止時(shí)，作出這四個(gè)力的力臂，指出它們力矩的正負(fù)，平衡條件是什么?圖4－16新課教學(xué)【例1】一根均勻直桿AB長(zhǎng)em，重量為G，它可以繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，O點(diǎn)到A端的距離為．現(xiàn)在A端施加一水平作用力F，桿靜止時(shí)，桿的方向偏離豎直方向a角（a＜90°），如圖4－17所示．求：圖4－17（1）水平力F的大?。唬?）轉(zhuǎn)軸O對(duì)桿的作用力的大?。治觯褐睏UAB是一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，它除了交O點(diǎn)的作用力外，還受到重力G和水平力F的作用，在這兩個(gè)力的力矩作用下處于平衡．設(shè)桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力的力矩為G·，它可使桿繞O點(diǎn)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；水平力F的力矩為F·，它可使桿繞O點(diǎn)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)．平衡時(shí)，這兩個(gè)力矩大小相等，由此可求出力F的大?。谇罅時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸O對(duì)桿的作用力可以不考慮，因?yàn)檫@個(gè)力對(duì)軸O的力矩為零．但是若要求軸O對(duì)桿的作用力時(shí)，顯然就不能從轉(zhuǎn)動(dòng)效果來(lái)考慮了．當(dāng)以桿為研究對(duì)象時(shí)，它受到重力G、水平力F和作用在軸O的力這三個(gè)力作用．這三個(gè)力不在一條直線(xiàn)上，而三個(gè)不在一條直線(xiàn)上的力平衡時(shí)，這三個(gè)力一定共點(diǎn)，因此求軸O對(duì)桿的作用力就變成一個(gè)共點(diǎn)力平衡問(wèn)題了，應(yīng)該用共點(diǎn)力的平衡來(lái)解答．解：（1）以桿為研究對(duì)象，桿的受力如圖4－18所示．根據(jù)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡條件，得：圖4－18F·＝G·由此得F＝Gtga．（2）求軸O對(duì)桿的作用力時(shí)，可用平行四邊形定則或正交分解兩種方法求解．方法一：因三力平衡時(shí)一定是共點(diǎn)力，由此可畫(huà)出軸O對(duì)桿的作用力的方向如圖4－19所示．而根據(jù)共點(diǎn)力的平衡條件可知，三力平衡時(shí)，其中任意兩個(gè)力的合力一定與第三個(gè)力大小相等，方向相反，而且在同一條直線(xiàn)上，即的大小一定等于F和G這兩個(gè)力的合力，由平行四邊形定則及勾股定理，可得圖4－19＝＝Gsecα方法二：軸O對(duì)桿的作用力的大小和方向最初不確定，但是我們可以將它分解成一個(gè)水平分力和一個(gè)豎直分力，如圖4－20的所示．然后在水平方向和豎直方向列出物體的平衡方程，分別求出和，最后再求出和的合力，此即為軸O對(duì)桿的作用力．在水平方向和豎直方向上應(yīng)用平衡條件，可得＝F＝G根據(jù)平行四邊形定則，可得軸O對(duì)桿的作用力的大小圖4－20＝＝Gsecα【例2】一輛汽車(chē)重×N，使它的前輪壓在地秤上，測(cè)得的結(jié)果為×N，汽車(chē)前后輪之間的距離是．求汽車(chē)重心的位置（即求前輪或后輪與地面接觸點(diǎn)到重力作用線(xiàn)的距離）（課本上例題）．分析：嚴(yán)格地說(shuō)，這是一個(gè)沒(méi)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平衡問(wèn)題．但是汽車(chē)平衡時(shí)，既沒(méi)有移動(dòng)，也沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，因此既要滿(mǎn)足合力為零的條件，也要滿(mǎn)足合力矩為零的條件．而處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡時(shí)，各力對(duì)任意一條軸線(xiàn)的力矩和都應(yīng)該為零，否則相對(duì)這條軸線(xiàn)就要轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．因此，在處理這種沒(méi)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的平衡問(wèn)題時(shí)，可以當(dāng)作有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體的平衡來(lái)處理．在選擇轉(zhuǎn)動(dòng)軸時(shí)，應(yīng)盡量選含有未知力的點(diǎn)為軸，這樣就可使未知力的力矩為零．本題中選后輪與地面的接觸處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸就是這個(gè)理由．思考：地面對(duì)后輪的支持力是多大?（答案：×N）若以前輪與秤接觸處作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸，再解本題．（四）總結(jié)、擴(kuò)展解力矩平衡問(wèn)題的基本方法仍然是首先選取研究對(duì)象，然后分析物體的受力，選好轉(zhuǎn)動(dòng)軸，最后根據(jù)力矩平衡條件列方程求解．在解一般物體的平衡問(wèn)題時(shí)，要同時(shí)滿(mǎn)足合力為零和合力矩為零的條件．布置作業(yè)練習(xí)二（2）（3）（4）板書(shū)設(shè)計(jì)背景知識(shí)與課外閱讀天平的秒用天平本是測(cè)量物體質(zhì)量的工具，假如我們結(jié)合其他的器材，可以解決許多實(shí)際的問(wèn)題．一、用平天稱(chēng)個(gè)數(shù)我們可以選稱(chēng)是N個(gè)物體的質(zhì)量，然后稱(chēng)出總質(zhì)量，則個(gè)數(shù)＝N×二、用天平稱(chēng)長(zhǎng)度如測(cè)一團(tuán)纏在一起的銅絲的長(zhǎng)度，可以用天平稱(chēng)其質(zhì)量，算其體積V＝，再求其長(zhǎng)度三、用天平測(cè)容積如用天平分別測(cè)出裝滿(mǎn)水和空時(shí)瓶的質(zhì)量，，則＝－，則瓶的容積為V＝四、用天平測(cè)液體的密度用天平分別測(cè)出空燒杯和裝滿(mǎn)液體時(shí)的總質(zhì)量，，再測(cè)出裝滿(mǎn)水時(shí)的總質(zhì)量，則有五、用天平稱(chēng)小石塊的體積先稱(chēng)出小石塊，裝滿(mǎn)水的容器的質(zhì)量，，再將小石塊放入容器中，測(cè)出其總質(zhì)量為，則小石塊的體積為V＝六、用天平秤面積找一根與地圖大小相近且厚薄均勻的硬紙板，將紙板覆蓋在地圖上治邊緣剪出其形狀同大的紙板，用天平稱(chēng)紙板質(zhì)量，再取一已知面積S的地區(qū)重復(fù)上述步驟，稱(chēng)其對(duì)應(yīng)紙板質(zhì)量為，則地圖的面積＝×S．七、用天平分揀次品如有九個(gè)質(zhì)量較小的金屬元件，已知其中一個(gè)是空心的次品，則我們可將9個(gè)元件分成三份，每份三個(gè)，然后用天平來(lái)稱(chēng)量，只需稱(chēng)量?jī)纱渭纯烧页龃纹罚S堂練習(xí)1．圖4－21所示是一個(gè)由輪軸和杠桿構(gòu)成的速度控制裝置，大輪半徑為，小輪半徑為，在小輪上繞有細(xì)繩，細(xì)繩下端掛有一重為500N的物體．在大輪上方有可繞A軸自由運(yùn)動(dòng)的細(xì)桿壓在大輪邊緣上．若AB＝，BC＝．細(xì)桿和大輪邊緣的動(dòng)摩擦因數(shù)為，轉(zhuǎn)動(dòng)軸光滑，桿、輪、繩質(zhì)量不計(jì)．要讓物體勻速下落．（1）細(xì)桿對(duì)大輪的摩擦力多大；（2）在C點(diǎn)應(yīng)施加一個(gè)多大的豎直向下的力．圖4－212．一根均勻直棒一端靠在光滑墻壁上，一端擱在水平地面上，如圖4－22所示．已知桿的重量為G，AB長(zhǎng)4m，CD長(zhǎng)3m，求墻對(duì)桿的支持力．圖14－223．如圖4－23所示，要使圓柱體滾上臺(tái)階，則在圓柱體最高點(diǎn)作用的力中最省力的是（）A．1B．2C．3D．4圖4－234．如上題圖所示，均質(zhì)圓柱體重力G，半徑為R，障礙物高h(yuǎn)＝，今要使圓柱體越過(guò)障礙物，且要求施加在圓柱體上的力最小，這個(gè)最小的力為_(kāi)___