大学物理课件13.

2.4.1力对参考点的力矩给我一个支点，我就能撬动地球。——阿基米德力矩杠杆2例题4力矩原理的应用33力矩的概述31力矩通过以往的学习，我们知道物体运动除了我们熟知的平动以外，还有转动。转动也是机械运动的一种最基本的形式，是指运动物体上，除转动轴上各点外，其他各点都绕同一转动轴线作大小不同的圆周运动，这种运动叫做“转动”。物体的转动现象什么是力矩OrF力矩的单位：在国际单位制中,力矩的单位是牛顿·米，注意不能写成焦耳（焦耳是能量单位）。P力矩(M)：力(F)和力臂(L)的乘积。即：M=F×L。从转动轴到力的作用线的垂直距离叫力臂（L）。L1F’力矩是描述物体转动效果的物理量。力矩的方向力矩是矢量，其方向可用右手螺旋法则确定，即右手四指指向r方向经小于180°的θ角并弯向F方向。则大拇指方向为力矩M的方向。OMrFθP力矩的方向当物体绕固定轴转动时，力矩只有两种可能的方向,所以可用正负号来表示。一般规定：使物体沿逆时针方向转动的力矩为正；使物体沿顺时针方向转动的力矩为负。当作用于有固定轴的转动物体上的合力矩为零，即：∑M=0时，则该物体处于平衡状态。OMrFθP力矩杠杆2例题4力矩原理的应用33力矩的概述31什么是杠杆物理学中把在力的作用下可以围绕固定点(轴)转动的坚硬物体叫做杠杆。动力臂阻力臂动力阻力o支点杠杆“五要素”消防破拆工具杠杆的应用oF1F2L1L2oF1F2L2L1oF2L1L2F1黄山挑山工的智慧L1L2F2F1F3OF1F2动力臂L1阻力臂L2O由F1L1=F2L2∵L1L2∴F1F2这是省力杠杆省力杠杆杠杆的三种类型hS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hOF2F1ABF2F1A’B’可见，省力杠杆虽然省力，但费了距离省力杠杆的特点省力杠杆F2F1O由F1L1=F2L2∵L1L2∴F1F2这是费力杠杆费力杠杆F2F1hS=4hA’B’ABF2F1OhS=4hhS=4hhS=4hhS=4hhS=4h可见，费力杠杆虽然费了力，但可以省距离费力杠杆的特点费力杠杆F2F1动力臂L1O由F1L1=F2L2∵L1=L2∴F1=F2这是等臂杠杆等臂杠杆不省力，也不省距离等臂杠杆的特点小结•省力杠杆的特点A动力臂大于阻力臂B省力但是费距离•费力杠杆的特点A动力臂小于阻力臂B费力但是省距离•等臂杠杆的特点A动力臂等于阻力臂B不省力也不省距离小资料人体内的杠杆当曲肘把重物举起来的时候，手臂也是一个杠杆(如图)。肘关节是支点，支点左右都有肌肉。这是一种费力杠杆，举起一份的重量，肌肉要化费6倍以上的力气，虽然费力，但是可以缩短距离，从而赢得速度。OL1L2F2F1弯曲的杠杆APMOBF1F2L2L1力矩杠杆2例题4力矩原理的应用33力矩的概述31力矩原理在格斗中的应用OL1FF2F3L2L3F1暴力袭击防卫“八法八招”OFF1F1’L1L1’脚顶托的部位要正确GO,腿要尽量展开手拉扯的力度要足力矩杠杆2例题4力矩原理的应用33力矩的概述31例题1如图所示，一根轻质木棒AO，A端用光滑铰链固定于墙上，在O端下面吊一个重物，上面用细绳BO系于顶板上，现将B点逐渐向右移动，并使棒AO始终保持水平，则下列判断中正确的是()A．BO绳上的拉力大小不变。B．BO绳上的拉力先变大后变小。C．BO绳上的拉力对轻杆的力矩先变大后变小。D．BO绳上的拉力对轻杆的力矩不变。ABO例题2如图所示，一根木棒AB在O点被悬挂起来，AO＝OC，在A、C两点分别挂有两个和三个砝码，木棒处于平衡状态。如在木棒的A、C点各增加一个同样的砝码，则木棒（）（A）绕O点顺时针方向转动（B）绕O点逆时针方向转动（C）平衡可能被破坏，转动方向不定（D）仍能保持平衡状态BAOC解：设木棒AB重量为G，重心在O点左侧x处，AO长度为l，由力矩平衡条件Gx+2mgl=3mgl当A、C点各增加一个砝码时可得Gx+3mgl=4mgl即只要两边所增加挂钩码个数相同，依然能平衡。例题32007年2月28日凌晨1时55分左右，从乌鲁木齐驶往阿克苏的5806次列车遭遇特大沙尘暴，列车从第1节车厢到第11节车厢相继被吹翻。据铁路部门设在沿线的测风仪纪录，2月28日2时前后的平均风速为32米/秒，瞬时风速为43.4米/秒。已知每一节车厢重G=2×105N，车厢的高度为h=3米，长度L=25米，宽度d=1.5米，试计算当时的大风对一节车厢施加的最大水平推力有多大？已知风速V与风压P间的关系图20612./VP上述大风能将列车吹翻吗？如果能吹翻，试说明你作出判断的依据是什么？如果不能吹翻，也同样说明理由，并猜测可能是什么因素使列车发生翻转的?在紧急情况下,你能否提出应急措施并作简要说明。解：1）2）大量被大风卷起的黄沙颗粒对火车的侧壁的撞击产生一水平推力,使列车发生翻转。应急措施:紧急打开火车两边的车窗、或火车上的乘客移动到大风吹过来的那边。N..SPF88292253614432mN1051750102255..dGMGdhFGmN103125.hFMFGFMM∴不会吹翻。质点角动量OrvLmLrp角动量大小sinsinrmvrpLmvrprLθθ质点的角动量L是矢量，为r和p的矢积，因此，它垂直于r和p构成的平面，其指向由右手定则决定。vmLrsinmvrL2mrmvrvmrsinmvrLmvddXYZOvmrLkmvdLˆ或：质点作圆周运动质点作直线运动L二、角动量定理1）角动量定理的微分形式对一个质点：PrLPrdtddtLddtPdrPdtrdFrPvdtLdM此称质点的角动量定理rgmvmXYZOLMMFrdtdLMttLLMdt00ttPPFdt00冲量矩冲量动量角动量