力矩__有固定转动轴物体的平衡(含答案)用

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1、民本中学高二物理选修力矩有固定转动轴物体的平衡导学案【学习目标】1．理解力臂、力矩的概念；2．能正确找出给定力的力臂，并运用公式M＝FL解决实际的力矩问题；3．知道当力的作用线垂直于“力的作用点与转轴连线”时，其力臂最大；4．掌握有固定转动轴的物体的平衡条件，会应用力矩平衡条件处理有关问题。【课堂讲练】思考：生活中，我们常见到使物体发生转动的例子，比如用手推开门、用扳手拧螺帽、用铁棒撬开路面上的障碍物等等，那么在这些转动中，你认为有哪些因素决定了物体的转动效果呢？学生活动：用手推开门时，分别改变力的大小、方向、作用点，比较转动效

2、果。小结：物体的转动效果1、力臂（L）：（1）定义：从到力的的垂直距离。（2）单位：。（3）大小特点：①当力沿何方向时，其力臂达最大？当力于“与的连线”时，其力臂最大。②当力沿何方向时，其力臂为零？当力的作用线通过时，其力臂为零。〖例1〗下面各图均以O为转轴，正确画出各力力臂：　　2、力矩（M）：（1）定义:力与力臂的乘积叫做力矩。（2）定义式：M=F·L（M——力矩，F——作用力；L——力臂。）（3）单位：_______。（4）作用效果：使物体发生。力矩越，物体的转动效果越明显；当力矩为时，物体不会发生转动。（5）力矩的方向性

3、：根据使物体转动的方向不同，力矩可分为顺转力矩和逆转力矩两种。使物体顺转的力矩，称为顺时针力矩；使物体逆转的力矩，称为逆时针力矩。〖例2〗8民本中学高二物理选修下图显示了用板手拧螺帽的几种情况。在这些情景中，力的大小相同，均为30N，力的方向分别与扳手柄垂直(a、b)或成一夹角600(c)。力的作用点与螺帽中心的距离OA分别为12cm(a、c)和20cm(b)。求这些情况下F的力矩各是多少？3、有固定转动轴物体的平衡：（1）有固定转轴物体的平衡状态：匀速转动或静止不转。（2）演示实验研究：①实验装置：如右图所示，力矩盘是均匀的，

4、其重心在圆盘的中心，圆盘可以在竖直面内绕过中心的水平轴几乎无摩擦地转动。②力矩平衡条件的实验研究：◆思考：（a）可采取什么办法对力矩盘施加作用力？（b）为便于研究力矩盘的平衡状态，应使力矩盘匀速转动还是静止不转？（c）为使力矩盘保持平衡状态，应如何考虑对其施加的几个作用力的力矩方向效果？◆实验操作：如右图所示，将钉子固定在力矩盘的几个任意位置上，其中两边钉子上用细线悬挂不同个数的钩码，最后一个钉子上与测力计的钩子相连，测力计另一端则挂在水平杠杆的套环上。◆实验数据记录：顺时针力矩逆时针力矩1234F（牛）L（米）M(牛·米)M合

5、（3）实验结论：有固定转动轴物体的平衡条件是：顺时针力矩之和逆时针力矩之和。即：合力矩为。表达式：________________。〖例3〗如图所示，一根质量为M的均匀铁棒，长为L，它与竖直方向的夹角为θ，它可以绕O轴自由转动，现用水平力F作用于棒的下端，使棒静止在如图所示的位置。求棒受到的拉力F大小及其力矩大小？　8民本中学高二物理选修变式1：若杆末端分别受F1、F2、F3、F4四个力作用，（图中虚线与杆平行）且这四个力对O点的力矩M1、M2、M3、M4的大小顺序为：。变式2：若使棒在水平力作用下缓慢移到竖直位置，则在移动过程

6、中，水平拉力的力矩，拉力的大小（填“变大”、“变小”或“不变”）（4）应用力矩平衡条件解题的一般步骤：（1）确定研究对象（有固定转动轴物体）；（2）分析研究对象的受力情况，找出每一个力的力臂，分析每一个力矩的转动方向；（3）根据力矩平衡条件建立方程（M合＝0或M顺＝M逆）；（4）求解方程，并对结果进行必要的讨论。（三）力矩平衡条件的简单应用：1．求极值问题：例3：如图为一质量为M直角匀质曲杆ABO，能绕O点作自由转动，为使BO处于水平状态，则需要在A端施加一个力，为使力最小，则此外力的方向应是图中。大小为。（设AB=OB）2．轻

7、杆、重杆问题：例4：如图，BO是一根质量均匀的横梁，重量G1=80N，BO的一端安在B点，可绕通过B点且垂直于纸面的轴转动，另一端用细绳AO拉着。横梁保持水平，与细绳间的夹角θ=300，在横梁O点挂一重物，重量G2=240N，求细绳对横梁的拉力F。变式1：若杆BO为轻杆，求绳的拉力及杆上弹力变式2：若杆为轻杆，且在杆的O端装一滑轮，绳绕过滑轮，如图所示，杆与竖直方向的夹角为θ=300。求：绳的拉力及杆上弹力。变式3：若在变式2中把轻杆换为重杆，画出杆对绳的力的方向大概方向。3.摩擦力的力矩8民本中学高二物理选修例5、质量为m的匀

8、质木棒，上端可绕固定水平滑轴O转动，下端搁在木板上，木板置于光滑的水平地面上，棒与竖直方向成450角，如图所示。已知棒与木板间的动摩擦因数为1/2，为使木板向右做匀速运动，水平拉力F应等于()A．mg/2B．mg/3C．mg/4D．mg/64.重力的力矩一把木柄