力矩有固定转动轴物体的平衡条件教学案.doc

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力矩有固定转动轴物体的平衡条件教学案

上海市真如中学教学案 课题 第二章A、B力矩 有固定转动轴物体的平衡条件 课时 3 前端分析 学情 分析 力臂初中概念已学习过,但力矩没有引入,力矩学习对物体受力分析要求较高。 教学 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。 5、通过实际需要中引入引进力矩概念,通过力矩盘实验体验实验探究过程 重点 难点 力矩、有固定转动轴的物体的平衡条件 应用力矩平衡条件处理有关问题 教学 方法 讲授、启发、实验探究等 教学过程(一) 任务设计 主要 任务 教学活动 按需施教 1、核心知识 1.力臂:从转动轴到力的作用线的垂直距离。用L来表示。 2.力矩:力和力臂的乘积。用M表示。公式;M=F×L。单位;牛顿·米。计算力矩,关键是正确找到力臂。 3.有固定轴的物体平衡有固定轴的物体平衡的条件:顺时针力矩的总和等于逆时针力矩的总和。 公式;ΣM顺=ΣM逆2、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,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? 3、学生活动 ◆ 学生活动1: 用手推开门时,分别改变力的大小、方向、作用点,比较转动效果。 引入: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〗 如图所示,O点为杆OB的转轴,请分别作出图中力F1、F2、F3的力臂。 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。 〖例2〗 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? 学生活动2◆ 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 1 2 3 4 F(牛) L(米) M(牛·米) M合 (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?   4、主要技能 …… 课堂 小结 应用力矩平衡条件解题的确定研究对象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; 力矩平衡条件建立方程M合=0 或 M顺=M逆解方程,对结果进行必要的讨论。1.如图所示,轻杆BC的C端铰接于墙,B点用绳子拉紧,在BC中点O挂重物G当以C为转轴时,绳子拉力的力臂是………… ( ) (A) OB (B) BC (C) AC (D) CE 2.于力矩,下列说法中正确的是………………… ( ) (A) 力对物体的转动作用决定于力矩的大小和方向(B) 力矩等于零时,力对物体不产生转动作用(C) 力矩等于零时,力对物体也可以产生转动作用(D) 力矩的单位是“牛·米”,也可以写成“焦”.有大小为F1=4N和F2=3N的两个力,其作用点距轴O的距离分别为L1=30cm和L2=40cm,则这两个力对转轴O的力矩M1和M2的大小关系为……………………………… (

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