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1、导入新课在生活中,我们常看到有许多物体在力的作用下转动。力可以使物体转动开门的时候，如果用力的方向指向门轴，尽管用的力很大，也是无济于事。为什么？思考与讨论1.3力矩和力偶第一章物体的平衡1.知识与能力了解力矩和力偶的概念2.过程与方法掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。教学目标掌握力偶性质3.情感态度与价值观了解物理学的研究方法力对点之矩、合力矩定理、力偶的概念和力偶的性质。理解力偶的性质与等效条件。教学重难点重点难点2﹑力偶1﹑力矩本节导航1﹑力矩力对物体转动的影响,不仅跟力的大小有关,而且跟力和转动轴
2、之间的距离有关.在离转动轴不远的地方推门,用比较大的力才能把门推开;在离转动轴较远的地方推门,用比较小的力就能把门推开.用手直接拧螺帽,不易把它拧紧;用扳手来拧,就容易多了.可见力越大,力和转动轴之间的距离越大,力矩对转动的影响就越大。力和转动轴之间的距离，即从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。例如,用扳子拧紧螺母时,加在A点的力为F,从转动轴O到力F的作用一的距离为OB,OB就是F的力臂.改变物体转动状态的两个要素是力和力臂.在物理学中,把力和力臂的乘积叫做力矩(momentofforce).如果M表示力矩,则
3、有M=F×L力对物体转动的影响取决于力矩的大小,力矩越大,力对物体的转动作用越大.力为零,力矩也为零,显然不会使原来静止的物体发生转动.思考与讨论1.力不为零,如果力矩为零,力矩同样为零,这个力也不会使原来静止的物体发生转动,你能举出几个实例吗?2.一个力的作用点转动轴的距离一定,什么情况下这个力的力臂最大?什么情况下这个力的力臂为零?力矩的单位是由力和力臂的单位决定的.在国际单位制中,力矩的单位是牛米,符号是N·m.功的单位是焦,也等于牛米.力矩的单位虽然是牛米,但是不能称为焦!注意力矩可以使原来静止的物体向不同
4、的方向转动.例如,顺时针转动螺母时,螺母向前,逆时针转动螺母时,螺母向后.可见,讨论力矩时,只说明力矩的大小是不够的,还必须说明力矩是顺时针还是逆时针的.F1F2AOBL1L2图中,力F1的力矩M1具有使杠杆向逆时针方向转动的趋势,力F2的力矩M2则具有使杠杆向顺时针方向转动的趋势.如果这两个力矩的大小相等,杠杆将保持平衡,这就是我们在初中学过的杠杆平衡条件.2﹑力偶在日常生活和工程实际中经常见到物体受动两个大小相等、方向相反，但不在同一直线上的两个平行力作用的情况。例如（图c）以及用两个手指拧动水龙头所加的力等等
5、。（图a）司机转动驾驶汽车时两手作用在方向盘上的力；（图b）工人用丝锥攻螺纹时两手加在扳手上的力；力学上把这种大小相等,方向相反,不共线的两个平行力组成的系统,叫做力偶(couple).力偶两个力的作用线间的距离d叫力偶臂.由实践可知,组成力偶的力越大,或力偶臂越大,则力偶使物体发生转动的效应越强;反之,就越弱.这说明力偶的转动效应不仅与两个力的大小有关,而且还与力偶臂的大小有关.因此,我们用力偶中的一个力F与力偶臂d的乘积F×d来度量力偶对物体的转动效应,称为力偶矩(momentofcouple),用符号M表示,
6、即M=F×d力偶对物体的作用效应与力对物体的作用效应是不同的.原来静止的物体在一个力的作用下可以发生平动,也可以既平动又绕某一轴转动;但一个力偶却只能使原来静止的物体产生转动,而不产生平动.力和力偶是静力学中两个基本要素。力偶与力具有不同的性质：（1）力偶不能简化为一个力，即力偶不能用一个力等效替代。因此力偶不能与一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。（2）无合力，故不能与一个力等效；（3）力偶对其作在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。力偶的性质在同一平面内的两个力偶，只要两力偶的力偶矩的代数值相等，则这两个
7、力偶相等。这就是平面力偶的等效条件。根据力偶的等效性，可得出下面两个推论：推论1力偶可在其作用面内任意移动和转动，而不会改变它对物体的效应。推论2只要保持力偶矩不变，可同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度，而不会改变它对物体的作用效应。结论：力偶的作用效果取决于三个因素：构成力偶的力、力偶臂的大小、力偶的转向。故在平面问题中用一带箭头的弧线来表示如图所求，其中箭头表示力偶的转向，m表示力偶矩的大小m表示。例：如图所示，电动机轴通过联轴器与工作轴相连，联轴器上4个螺栓A、B、C、D的孔心均匀地分布在同一圆周上，此圆的
8、直径d＝150mm，电动机轴传给联轴器的力偶矩m＝2.5kN•m，试求每个螺栓所受的力为多少？解取联轴器为研究对象，作用于联轴器上的力有电动机传给联轴器的力偶，每个螺栓的反力，受力图如图所示。即F1＝F2＝F3＝F4＝F则组成两个力偶并与电动机传给联轴器的力偶平衡设4个螺栓的受力均匀.由Σm＝0，m－F×AC－F×d＝0解得动画：力矩和力偶广角镜“神五”浑身
