初中物理-力矩

力矩教學(xué)目標(biāo)新課引入基本概念例題精選課后作業(yè)轉(zhuǎn)軸杠桿力臂力矩力矩平衡2021/6/2711．了解轉(zhuǎn)動(dòng)平衡的概念，理解力臂和力矩的概念2．理解有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體平衡的條件3．會(huì)用力矩平衡條件分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，會(huì)使用力矩的計(jì)算公式教學(xué)目標(biāo)：2021/6/272思考：你能談一談在力的作用下可以使物體發(fā)生哪些變化呢？力可以使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化力可以使物體發(fā)生形變2021/6/273力可以使物體轉(zhuǎn)動(dòng)用扳手?jǐn)Q螺絲拉門(mén)把手開(kāi)門(mén)蹺蹺板用桿秤稱(chēng)重2021/6/274讓我們先來(lái)學(xué)習(xí)幾個(gè)新的物理概念轉(zhuǎn)軸：物體繞其轉(zhuǎn)動(dòng)的固定點(diǎn)請(qǐng)找一找下列圖片的固定轉(zhuǎn)軸在哪里？2021/6/275杠桿：在力的作用下可以圍繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的堅(jiān)硬物體叫做杠桿判斷下列那些是杠桿說(shuō)明原因，并找出固定轉(zhuǎn)軸（×）雖然有固定轉(zhuǎn)軸，但是不是堅(jiān)硬物體（×）轉(zhuǎn)軸會(huì)移動(dòng)，不固定（√）小石塊與木棒相碰的點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸（√）此為固定轉(zhuǎn)軸2021/6/276力臂：轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線(xiàn)的垂直距離FθLFL力F的力臂力F的力臂為L(zhǎng)F=Lsinθ2021/6/277FθF2F1畫(huà)一畫(huà)下列各個(gè)力的力臂,并求出大小：LF1=LLF=LsinθF2無(wú)力臂。所以，當(dāng)力與杠桿平行時(shí)力臂為零LF3F3作用點(diǎn)在轉(zhuǎn)軸上。2021/6/278探討：力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果與哪些因素有關(guān)情況一：力臂相同，力的大小不同情況二：力相同，力臂長(zhǎng)短不同力越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大力到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大2021/6/279由上述實(shí)驗(yàn)我們知道，力的轉(zhuǎn)動(dòng)效果與力和力臂有關(guān)。接下來(lái)讓我們進(jìn)一步定量的研究它們之間的聯(lián)系：2021/6/2710決定物體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的兩個(gè)因素：1.力的大?。?.力臂。力和力臂的乘積越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大力矩2021/6/2711力矩(M)：

1.定義：力F和力臂L的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩。2.定義式：M=F×L3.單位：N·m

讀作“牛米”。4.物理意義：力矩是表示力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用的物理量。力矩越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大；力矩為零，力對(duì)物體不會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)作用。*注：力矩總是對(duì)某一轉(zhuǎn)軸而言的，對(duì)不同的轉(zhuǎn)軸，同一個(gè)力的力臂不同，力矩也不同。2021/6/2712力矩的計(jì)算：①先求出力的力臂，再由定義求力矩M＝FL如圖中，力F的力臂為L(zhǎng)F=Lsinθ

力矩M＝F?Lsinθ②把力沿平行于桿和垂直于桿的兩個(gè)方向分解，平行于桿的分力對(duì)桿無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)效果，力矩為零；平行于桿的分力的力矩為該分力的大小與桿長(zhǎng)的乘積。FθLFL2021/6/2713F1F2L思考：對(duì)輕質(zhì)杠桿L,F1產(chǎn)生的力矩與F2產(chǎn)生的力矩作用效果相同么？答：不同。F1使杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，F(xiàn)2使杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)abM1=M順=F1LsinbM2=M逆=F2Lsina當(dāng)M順﹥M逆時(shí)，杠桿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)M順﹤M逆時(shí)，杠桿逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)當(dāng)M順=M逆時(shí)，杠桿保持不動(dòng)2021/6/2714力矩平衡條件：力矩的代數(shù)和為零或所有使物體向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于所有使物體向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和?！芃=0或∑M順＝∑M逆2021/6/2715明確轉(zhuǎn)軸很重要：大多數(shù)情況下物體的轉(zhuǎn)軸是容易明確的，但在有的情況下則需要自己來(lái)確定轉(zhuǎn)軸的位置。如：一根長(zhǎng)木棒置于水平地面上，它的兩個(gè)端點(diǎn)為AB，現(xiàn)給B端加一個(gè)豎直向上的外力使桿剛好離開(kāi)地面，求力F的大小。在這一問(wèn)題中，過(guò)A點(diǎn)垂直于桿的水平直線(xiàn)是桿的轉(zhuǎn)軸。象這樣，在解決問(wèn)題之前，首先要通過(guò)分析來(lái)確定轉(zhuǎn)軸的問(wèn)題很多，只有明確轉(zhuǎn)軸，才能計(jì)算力矩，進(jìn)而利用力矩平衡條件。注意點(diǎn)2021/6/2716*注意：二力平衡共線(xiàn)，三力平衡共點(diǎn)例：已知細(xì)桿在三個(gè)力的作用下保持靜止?fàn)顟B(tài)確定細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，對(duì)細(xì)桿受力分析：⊙②受力分析③添加輔助線(xiàn)①確定轉(zhuǎn)軸在本題中細(xì)桿上任意一點(diǎn)都可以作為其轉(zhuǎn)動(dòng)軸，可以選擇端點(diǎn)以便于解題。N1N2G④畫(huà)出力臂⑤求解力矩三力平衡交于一點(diǎn)2021/6/2717勻質(zhì)杠桿的重心在它的中點(diǎn)輕質(zhì)杠桿的質(zhì)量忽略不計(jì)FL如圖，長(zhǎng)度為L(zhǎng)質(zhì)量為G的勻質(zhì)細(xì)桿，受到大小為F方向垂直于細(xì)桿的拉力θ2021/6/2718力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果力使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的效果不僅跟力的大小有關(guān)，還跟力臂有關(guān)，即力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效果決定于力矩。①當(dāng)臂等于零時(shí)，不論作用力多么大，對(duì)物體都不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)作用。②當(dāng)作用力與轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行時(shí)，不會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)作用，計(jì)算力矩，關(guān)鍵是找力臂。需注意力臂是轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線(xiàn)的距離，而不是轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用點(diǎn)的距離。2021/6/2719下列關(guān)于力矩的敘述中正確的是（）A.使物體保持靜止?fàn)顟B(tài)的原因B.是物體轉(zhuǎn)動(dòng)的原因C.是物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因D.桿狀物體的平衡只能是在力矩作用下的力矩平衡C精選例題2021/6/2720

一直角尺可繞過(guò)A點(diǎn)垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直角尺AB邊的長(zhǎng)度為30cm,BC邊的長(zhǎng)度為40cm，F(xiàn)1=F2=F3=10N,F1⊥BC，F(xiàn)2⊥AC，F(xiàn)3沿著B(niǎo)C的方向(如圖)，則此三個(gè)力對(duì)軸A的力矩M1=

，M2=

，M3=

；其中使直角尺向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的力矩有