江苏省高邮中学2015年高一物理竞赛系列讲座第七讲：定轴转动物体的平衡ppt

第七讲 定轴转动物体的平衡（教案）.doc
　　第七讲 定轴转动物体的平衡.ppt
　　课件共24张，教案约1960字。
　　第七讲定轴转动物体的平衡
　　一.教学目标：
　　1.进一步理解力矩、力偶与力偶矩的概念。
　　2.能够准确把握平衡状态与平衡条件，并能够灵活的解决定轴转动物体的平衡和确定重心的位置。
　　二.教学重难点：
　　1.灵活运用力平衡与力矩平衡的知识解决定轴转动物体的平衡问题。
　　2.正确确定物体重心位置。
　　三.教学工具：
　　多媒体白板、录播教室
　　四.教学过程设计：
　　1力矩
　　力的三要素是大小、方向和作用点。由作用点和力的方向所确定的射线称为力的作用线。力作用于物体，经常能使物体发生转动，这时外力的作用效果不仅取决于外力的大小和方向，而且取决于力臂。从转动轴到力作用线的垂直距离叫力臂。力和力臂的乘积叫力对转动轴的力矩。记为，单位为“牛•米”。如图1所示，O为垂直于纸面的固定轴，力F在纸面内。
　　力矩是改变物体转动状态的原因。力的作用线与轴平行时，此力对物体绕该轴的转动没有起到作用。若力F不在与轴垂直的平面内，可先将力分解为垂直于轴的分量和平行于轴的分量，对转动不起作用，这时力F的力矩为。
　　通常规定，绕逆时方向转动的力矩为正。当物体受到多个力作用时，物体所受的总力矩等于各个力产生力矩的代数和。
　　2力偶和力偶矩
　　一对大小相等、方向相反但不共线的力称为力偶。如图2中F1、F2即为力偶，力偶不能合成为一个力，是一个基本力学量。对于与力偶所在平面垂直的任一轴，这一对力的力矩的代数和称为力偶矩，注意到，不难得到，式中L为两力间的距离；力偶矩与所相对的轴无关。
　　3有固定转轴物体的平衡条件
　　有固定转轴的物体，若处于平衡状态，作用在物体上各力对转轴的力矩的代数和为零或逆时针方向力矩总是与顺时针方向力矩相等。即或。
　　力对物体的作用可以改变物体的运动状态，物体各部位所受力的合力对物体的平动有影响，合力矩对物体的转动有影响。如果两种影响都没有，就称物体处于平衡状态。因此，一般物体处于平衡时，要求物体所受合外力为零（）和合力矩为零（）同时满足，一般物体的平衡条件写成分量式为：
　　对空间力学：；
　　对平面（xoy平面）力系：自然满足；
　　其中，z轴为转动轴
　　这一方程中的转轴可根据需要任意选取，一般原则是使尽量多的力的力臂为零。
　　【例1】如图3所示，有固定转动轴O的轻板与竖直墙之间夹着一个光滑重球。在板的端点施加竖直向上的力F，使整个装置处于平衡。若缓慢使板与竖直墙的夹角θ增大(仍小于)，则力F及其对轴O的力距M各将如何变化？