初中物理-力矩PPT.ppt

* * 教学目标 新课引入 基本概念 例题精选 课后作业 转轴 杠杆 力臂 力矩 力矩平衡 1．了解转动平衡的概念，理解力臂和力矩的概念 2．理解有固定转动轴物体平衡的条件 3．会用力矩平衡条件分析问题和解决问题，会使用力矩的计算公式 教学目标： 思考：你能谈一谈在力的作用下可以使物体发 生哪些变化呢？ 力可以使物体运动状态发 生变化 力可以使物体发生形变 力可以使物体转动 用扳手拧螺丝 拉门把手开门 跷跷板 用杆秤称重 让我们先来学习几个新的物理概念 转轴：物体绕其转动的固定点 请找一找下列图片的固定转轴在哪里？ 杠杆：在力的作用下可以围绕固定点转动的坚硬 物体叫做杠杆 判断下列那些是杠杆 说明原因，并找出固定转轴 （×）虽然有固定转轴，但是不是坚硬物体 （×）转轴会移动，不固定 （√）小石块与木棒相碰的点为转轴 （√）此为固定转轴 力臂：转动轴到力的作用线的垂直距离 F θ LF L 力F的力臂 力F的力臂为LF=Lsinθ F θ F2 F1 画一画下列各个力的力臂,并求出大小： LF1=L LF=Lsin θ F2无力臂。所以，当力与杠 杆平行时力臂为零 L F3 F3作用点在转轴上。 探讨：力的转动效果与哪些因素有关 情况一：力臂相同，力的大小不同 情况二：力相同，力臂长短不同 力越大，力对物体的转动作用越大 力到转动轴的距离越大，力对物体的转动作用越大 由上述实验我们知道，力的转动效果与力和力臂有关。 接下来让我们进一步定量的研究它们之间的联系： 决定物体转动效果的两个因素： 1.力的大小；2.力臂。 力和力臂的乘积越大，力对物体的转动作用就越大 力 矩 力矩(M)： 1.定义：力F和力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。 2.定义式： M = F×L 3.单位：N·m 读作“牛米”。 4.物理意义：力矩是表示力对物体的转动作用的物理量。 力矩越大，力对物体的转动作用就越大； 力矩为零，力对物体不会有转动作用。 *注：力矩总是对某一转轴而言的，对不同的转轴，同一个力 的力臂不同，力矩也不同。 力矩的计算： ①先求出力的力臂，再由定义求力矩M＝FL 如图中，力F的力臂为LF=Lsinθ 力矩M＝F?L sinθ ②把力沿平行于杆和垂直于杆的两个方向分解，平行于杆的分力对杆无转动效果，力矩为零；平行于杆的分力的力矩为该分力的大小与杆长的乘积。 F θ LF L F1 F2 L 思考：对轻质杠杆L,F1产生的 力矩与F2产生的力矩作用效果 相同么？ 答：不同。F1使杠杆顺时针转动， F2使杠杆逆时针转动 a b M1=M顺=F1Lsinb M2=M逆=F2Lsina 当M顺﹥M逆时，杠杆顺时针转动 当M顺﹤M逆时，杠杆逆时针转动 当M顺=M逆时，杠杆保持不动 力矩平衡条件： 力矩的代数和为零或所有使物体向顺时针方向转动的力矩之和等于所有使物体向逆时针方向转动的力矩之和。 ∑M=0　　或　　∑M顺＝∑M逆 明确转轴很重要： 大多数情况下物体的转轴是容易明确的，但在有的情况下则需要自己来确定转轴的位置。如：一根长木棒置于水平地面上，它的两个端点为AB，现给B端加一个竖直向上的外力使杆刚好离开地面，求力F的大小。在这一问题中，过A点垂直于杆的水平直线是杆的转轴。象这样，在解决问题之前，首先要通过分析来确定转轴的问题很多，只有明确转轴，才能计算力矩，进而利用力矩平衡条件。 *