人教版高中物理選修2-2課件-1-力矩和力偶課件2

1、力矩和力偶力矩和力偶導(dǎo)入新課 在生活中,我們?？吹接性S多物體在力的作用下轉(zhuǎn)動。導(dǎo)入新課 在生活中,我們?？吹接性S多物體在力的作力可以使物體轉(zhuǎn)動力可以使物體轉(zhuǎn)動 開門的時(shí)候，如果用力的方向指向門軸，盡管用的力很大，也是無濟(jì)于事。為什么？思考與討論 開門的時(shí)候，如果用力的方向指向門軸，盡管用的1. 知識與能力了解力矩和力偶的概念2 . 過程與方法掌握力偶性質(zhì)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。教學(xué)目標(biāo)掌握力偶性質(zhì)1. 知識與能力了解力矩和力偶的概念2 . 過程與方法掌握力3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀了解物理學(xué)的研究方法3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀了解物理學(xué)的研究方法力對點(diǎn)之矩、合力矩定理、力偶的概念和力偶的性質(zhì)。

2、理解力偶的性質(zhì)與等效條件。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)力對點(diǎn)之矩、合力矩定理、力偶的概念和力偶的性質(zhì)。理解力偶的性2力偶1力矩本節(jié)導(dǎo)航2力偶1力矩本節(jié)導(dǎo)航1力矩1力矩 力對物體轉(zhuǎn)動的影響,不僅跟力的大小有關(guān),而且跟力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離有關(guān). 在離轉(zhuǎn)動軸不遠(yuǎn)的地方推門,用比較大的力才能把門推開;在離轉(zhuǎn)動軸較遠(yuǎn)的地方推門,用比較小的力就能把門推開. 力對物體轉(zhuǎn)動的影響,不僅跟力的大小有關(guān),而且跟力和轉(zhuǎn) 用手直接擰螺帽,不易把它擰緊;用扳手來擰,就容易多了.可見 力越大,力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離越大,力矩對轉(zhuǎn)動的影響就越大。 用手直接擰螺帽,不易把它擰緊;用扳手來擰, 力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離，即從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線

3、的距離，叫做力臂。 例如,用扳子擰緊螺母時(shí),加在A點(diǎn)的力為F,從轉(zhuǎn)動軸O到力F的作用一的距離為OB,OB就是F的力臂. 力和轉(zhuǎn)動軸之間的距離，即從轉(zhuǎn)動軸到力的作用線改變物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的兩個(gè)要素是力和力臂.在物理學(xué)中,把力和力臂的乘積叫做力矩(moment of force).如果M表示力矩,則有M = FL改變物體轉(zhuǎn)動狀態(tài)的兩個(gè)要素是力和力臂.在物理學(xué)中,把力和力臂力對物體轉(zhuǎn)動的影響取決于力矩的大小,力矩越大,力對物體的轉(zhuǎn)動作用越大.力為零,力矩也為零,顯然不會使原來靜止的物體發(fā)生轉(zhuǎn)動.力對物體轉(zhuǎn)動的影響取決于力矩的大小,力矩越大,力對物體的轉(zhuǎn)動思考與討論1. 力不為零,如果力矩為零,力矩同樣為

4、零,這個(gè)力也不會使原來靜止的物體發(fā)生轉(zhuǎn)動,你能舉出幾個(gè)實(shí)例嗎?2. 一個(gè)力的作用點(diǎn)轉(zhuǎn)動軸的距離一定,什么情況下這個(gè)力的力臂最大?什么情況下這個(gè)力的力臂為零?思考與討論1. 力不為零,如果力矩為零,力矩同樣為零,這個(gè)力力矩的單位是由力和力臂的單位決定的.在國際單位制中,力矩的單位是牛米,符號是Nm.功的單位是焦,也等于牛米.力矩的單位雖然是牛米,但是不能稱為焦!注意力矩的單位是由力和力臂的單位決定的.在國際單位制中,力矩的單力矩可以使原來靜止的物體向不同的方向轉(zhuǎn)動. 例如,順時(shí)針轉(zhuǎn)動螺母時(shí),螺母向前,逆時(shí)針轉(zhuǎn)動螺母時(shí),螺母向后. 可見,討論力矩時(shí),只說明力矩的大小是不夠的,還必須說明力矩是順時(shí)針

5、還是逆時(shí)針的. 力矩可以使原來靜止的物體向不同的方向轉(zhuǎn)動. 例F1F2AOBL1L2 圖中,力F1的力矩M1具有使杠桿向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的趨勢,力F2的力矩M2則具有使杠桿向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的趨勢.如果這兩個(gè)力矩的大小相等,杠桿將保持平衡,這就是我們在初中學(xué)過的杠桿平衡條件.F1F2AOBL1L2 圖中,力F1的力矩M1具有2力偶2力偶 在日常生活和工程實(shí)際中經(jīng)常見到物體受動兩個(gè)大小相等、方向相反，但不在同一直線上的兩個(gè)平行力作用的情況。例如（圖c）以及用兩個(gè)手指擰動水龍頭所加的力等等。（圖a）司機(jī)轉(zhuǎn)動駕駛汽車時(shí)兩手作用在方向盤上的力；（圖b）工人用絲錐攻螺紋時(shí)兩手加在扳手上的力； 在日常生活和工

6、程實(shí)際中經(jīng)常見到物體受動兩個(gè)大 力學(xué)上把這種大小相等,方向相反,不共線的兩個(gè)平行力組成的系統(tǒng),叫做力偶(couple).力偶兩個(gè)力的作用線間的距離d叫力偶臂. 力學(xué)上把這種大小相等,方向相反,不共線的兩個(gè) 由實(shí)踐可知,組成力偶的力越大,或力偶臂越大,則力偶使物體發(fā)生轉(zhuǎn)動的效應(yīng)越強(qiáng);反之,就越弱.這說明力偶的轉(zhuǎn)動效應(yīng)不僅與兩個(gè)力的大小有關(guān),而且還與力偶臂的大小有關(guān). 因此,我們用力偶中的一個(gè)力F與力偶臂d的乘積Fd來度量力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng),稱為力偶矩(moment of couple),用符號M表示,即M = F d 由實(shí)踐可知,組成力偶的力越大,或力偶臂越大人教版高中物理選修2-2課件-1-

7、力矩和力偶課件2 力偶對物體的作用效應(yīng)與力對物體的作用效應(yīng)是不同的.原來靜止的物體在一個(gè)力的作用下可以發(fā)生平動,也可以既平動又繞某一軸轉(zhuǎn)動;但一個(gè)力偶卻只能使原來靜止的物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動,而不產(chǎn)生平動. 力偶對物體的作用效應(yīng)與力對物體的作用效應(yīng)是力和力偶是靜力學(xué)中兩個(gè)基本要素。力偶與力具有不同的性質(zhì)：（1）力偶不能簡化為一個(gè)力，即力偶不能用一個(gè)力等效替代。因此力偶不能與一個(gè)力平衡，力偶只能與力偶平衡。（2）無合力，故不能與一個(gè)力等效；（3）力偶對其作在平面內(nèi)任一點(diǎn)的矩恒等于力偶矩，與矩心位置無關(guān)。力偶的性質(zhì)力和力偶是靜力學(xué)中兩個(gè)基本要素。力偶與力具有不同的性質(zhì)：力偶在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，只要兩力偶

8、的力偶矩的代數(shù)值相等，則這兩個(gè)力偶相等。這就是平面力偶的等效條件。根據(jù)力偶的等效性，可得出下面兩個(gè)推論：推論1力偶可在其作用面內(nèi)任意移動和轉(zhuǎn)動，而不會改變它對物體的效應(yīng)。推論2只要保持力偶矩不變，可同時(shí)改變力偶中力的大小和力偶臂的長度，而不會改變它對物體的作用效應(yīng)。結(jié)論：在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，只要兩力偶的力偶矩的代數(shù)值相等，則這 力偶的作用效果取決于三個(gè)因素：構(gòu)成力偶的力、力偶臂的大小、力偶的轉(zhuǎn)向。 故在平面問題中用一帶箭頭的弧線來表示如圖所求，其中箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向，m表示力偶矩的大小 m表示。 力偶的作用效果取決于三個(gè)因素：構(gòu)成力偶的力、力偶臂的 例：如圖所示，電動機(jī)軸通過聯(lián)軸器與工作軸

9、相連，聯(lián)軸器上4個(gè)螺栓A、B、C、D的孔心均勻地分布在同一圓周上，此圓的直徑d150mm，電動機(jī)軸傳給聯(lián)軸器的力偶矩m2.5 kNm，試求每個(gè)螺栓所受的力為多少？ 例：如圖所示，電動機(jī)軸通過聯(lián)軸器與工作軸相連解取聯(lián)軸器為研究對象，作用于聯(lián)軸器上的力有電動機(jī)傳給聯(lián)軸器的力偶，每個(gè)螺栓的反力，受力圖如圖所示。即F1F2F3F4F則組成兩個(gè)力偶并與電動機(jī)傳給聯(lián)軸器的力偶平衡設(shè)4個(gè)螺栓的受力均勻.解取聯(lián)軸器為研究對象，作用于聯(lián)軸器上的力有電動機(jī)傳給聯(lián)軸器由 m0， mFACFd0解得由 m0，解得動畫：力矩和力偶動畫：力矩和力偶廣 角 鏡“神五”渾身都是發(fā)動機(jī) “神舟五號”載人飛船在太空中如何實(shí)現(xiàn)變軌

10、?一旦出現(xiàn)翻滾,又如何控制它的姿態(tài)呢?廣 角 鏡“神五”渾身都是發(fā)動機(jī) “神舟五號 “神舟五號”載人飛船不僅在它的下部裝有發(fā)動機(jī),而且在每個(gè)艙段的“身上”還安裝著發(fā)動機(jī)，有切向裝的，也有側(cè)向裝的，這究竟是為什么？切向裝的發(fā)動機(jī)主要用來控制載人飛船的姿態(tài)。一旦飛船滾動，就啟動兩個(gè)反向的姿態(tài)控制發(fā)動機(jī)，形成一個(gè)“力偶”，控制翻滾。飛船如果出現(xiàn)偏航或者俯仰，航天員或者地面指揮中心就可以啟動裝在載人飛船側(cè)面的偏航發(fā)動機(jī)，進(jìn)行復(fù)航。 “神舟五號”載人飛船不僅在它的下部裝有發(fā)動機(jī)課堂小結(jié)1：力和力臂的乘積叫做力矩(moment of force) M = FL2：大小相等,方向相反,不共線的兩個(gè)平行力組成

11、的系統(tǒng),叫做力偶(couple)課堂小結(jié)1：力和力臂的乘積叫做力矩(moment of fo3：用力偶中的一個(gè)力F與力偶臂d的乘積Fd來度量力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng),稱為力偶矩(moment of couple),即M = F d3：用力偶中的一個(gè)力F與力偶臂d的乘積Fd來度量力偶對物體高 考 鏈 接1. ：(2008年上海高考題)如圖所示，一根木棒AB在O點(diǎn)被懸掛起來，AOOC，在A、C兩點(diǎn)分別掛有二個(gè)和三個(gè)砝碼，木棒處于平衡狀態(tài)。如在木棒的A、C點(diǎn)各增加一個(gè)同樣的砝碼，則木棒（ ）A. 繞O點(diǎn)順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 B. 繞O點(diǎn)逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動 C. 平衡可能被破壞，轉(zhuǎn)動方向不定 D. 仍能保持平衡狀態(tài)

12、高 考 鏈 接1. ：(2008年上海高考題)如圖所示，一根 設(shè)木板AO段重力G1，重心離O點(diǎn)L1，木板BO段重力G2，重心離O點(diǎn)L2，AO長度l，由力矩平衡條件：G1L12Gl=G2L23Gl，當(dāng)兩邊各掛一個(gè)鉤碼后，等式依然成立：G1L13Gl=G2L24Gl，即只要兩邊所增加掛鉤碼個(gè)數(shù)相同，依然能平衡。 解析答案：D 設(shè)木板AO段重力G1，重心離O點(diǎn)L1，木板BO課 堂 練 習(xí)1.如圖所示，T字形輕質(zhì)支架abO可繞過O點(diǎn)的水平軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，支架受到圖示方向的F1、F2和F3的作用，則關(guān)于O點(diǎn) ( ) A. F1和F3的力矩同方向. B. F2和F3的力矩同方向. C. 若三個(gè)力矩不平衡，為使它平衡，在a點(diǎn)施力可使力最小. D. 為使加在a點(diǎn)的2N的力產(chǎn)生最大力矩可使此力方向與ab桿垂直.AC課 堂 練 習(xí)1.如圖所示，T字形輕質(zhì)支架abO可繞過O點(diǎn)的2. 力偶的特性是( )。A兩個(gè)力的大小相等B兩個(gè)力的方向相反 C兩個(gè)力的大小不等D兩個(gè)力的方向相同E兩個(gè)力的作用線平行ABE2. 力偶的特性是( )。ABE3. 力偶使物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，取決于( )。A二力的大小B力偶的大小 C力偶的轉(zhuǎn)向D力的方向E二力之間的距離BC3. 力偶使物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，取決于( 習(xí)題答案1、2.27Nm2、M1 = 2NM