搜索
教学目标知识目标1、理解力臂的概念，2、理解力矩的概念，并会计算力矩能力目标1、通过示例，培养学生对问题的分析能力以及解决问题的能力情感目标：培养学生对现象的观察和探究能力，同时激发学习物理的兴趣。典型例题关于残缺圆盘重心的分析例1一个均匀圆盘，半径为，现在在园盘靠着边缘挖去一个半径为的圆孔，试分析说明挖去圆孔后，圆盘的重心在何处．解析：由于圆盘均匀，设圆盘的单位面积的重力为，为了思考问题的方便，我们设想在大圆盘的另一侧对称地再挖去一个半径等于的小圆，如图所示，我们要求的是红色的小圆盘与灰色部分的重心位置，根据对称性，一定是大圆圆心与小圆圆心连线上，设，则．如果我们用手指支撑在点，则这个物体会保持平衡，这两部分的重心对点的力矩满足平衡条件．这两部分的重力分别是及．可列出力矩平衡方程解方程，得出：．关于一端抬起的木杆重力问题例2一个不均匀的长木杆，平放在地面上，当我们抬起它的一端（另一端支在地面上），需要用500N的力；如果抬另一端，发现这回需要用800N才能抬起．请分析说明这根木杆的重力是多少？解析：设木杆长为，重力为，已知抬起端时用力为500N，抬起端时用力大小为800N．可以假设木杆的重心距端为，距端为．抬端时，以端点为轴由力矩平衡条件可得抬端时，以端点为轴由力矩平衡条件可得联立上面的两方程式可得关于圆柱体滚台阶的问题例3如图所示，若使圆柱体滚上台阶，要使作用力最小，试分析作用力的作用点应作用在圆柱体截面的什么位置？解析：根据题意：在圆柱体滚上台阶的过程中，圆柱体与台阶相接处为转动轴．由固定转动轴物体的平衡条件可知：在匀速转动时圆柱体的重力的力矩应与作用力的力矩相等．又因为圆柱体的重力和它对转动轴的力臂是确定的，所以要使作用力最小其力臂一定最长，又因为转动轴在圆柱体的边缘上，作用力的作用点也要在圆柱体的边缘上，要想作用力的力臂最长就只有圆柱体截面的直径，如图；作用力的方向是垂直圆柱体截面直径向上，如图所示：扩展资料力偶矩生产和生活中与力矩有关的事物很多，其中一些比较特殊．我们知道有固定转动轴的物体不能发生平动，只能发生转动．没有固定转动轴的物体即可发生转动也可发生平动．要想没有固定转动轴的物体只发生转动怎么办呢？例如：一个圆环放在水平面上，要想使它绕中心的轴转动而不发生平动，怎样用力才行？显然，只用一个力是办不到的，必须同时用两个力，这两个力分别作用在圆环某一直径的两端，两力的方向相反而大小相等，这样的两个大小相等、方向相反、不在同一直线上的两个力，称为力偶，这两个力的作用线间的距离称为力偶臂，而其中的一个力与力偶臂的乘积称为力偶距，作用在物体上的力偶距只起到改变物体状态的作用，而对物体的平动状态没有影响．如果物体受到的力偶距的代数和为零，则物体将保持静止或匀速转动，汽车司机在转动方向盘时经常用两只手同时施力，也就是给方向盘施加一个力偶距，这样方向盘只发生转动，而对轴不发生作用．我们生活中用钥匙开锁，用螺丝刀拧螺钉等，也都是同时向相反方向用力，即对它们施加一个力偶．扩展资料与摩擦力有关的平衡问题这类问题是指平衡的物体受到了包括摩擦力在内的力的作用．在共点力平衡中，当物体虽然静止但有运动趋势时，属于静摩擦力；当物体滑动时，属于动摩擦力．由于摩擦力的方向要随运动或运动趋势的方向的改变而改变，静摩擦力大小还可在一定范围内变动，因此包括摩擦力在内的平衡问题常常需要多讨论几种情况，要复杂一些．因此做这类题目时要注意两点：1、由于静摩擦力的大小和方向都要随运动趋势的改变而改变，因此维持物体静止状态所需的外力允许有一定范围；又由于存在着最大静摩擦力，所以使物体起动所需要的力应大于某一最小的力．总之，包含摩擦力在内的平衡问题，物体维持静止或起动需要的动力的大小是允许在一定范围内的，只有当维持匀速运动时，外力才需确定的数值．2、由于滑动摩擦力，要特别注意题目中正压力的大小的分析和计算，防止出现错误．在如图甲所示中的物体重为G，紧贴墙壁，物体与墙壁间的静摩擦因数与动摩擦因数分别为和，试讨论在下列四种情况下所需外力F大小的范围：（1）使物体静止；（2）使物体沿墙向上运动；（3）沿墙向下运动；（4）沿墙匀速运动．讨论：（1）物体在竖直方向受三个力作用而处于静止：重力G，静摩擦力，推力F在竖直方向上的分力，其中，静摩擦力的方向取决于外力F在竖直方向上的分力使物体产生向哪个方向运动的趋势．设不致使物体上滑时最大推力为，物体受力如图乙所示．在竖直方向根据力的平衡条件得即，得设不致使物体下滑时的最小推力为，物体受力如图丙所示．在竖直方向根据力的平衡条件得即，得可见，使物体处于静止状态时，推力F允许的变化范围为即（2）通常静摩擦因数稍大于动摩擦因数，故使物体沿墙向上运动所需的推力应是即（3）使物体沿墙向下运动所需的推力应是即（4）当物体起动后，物体将受滑动摩擦力作用，沿墙向上匀速运动所需的推力为F，由力的平衡条件得即同理，保持沿墙向下匀速运动的推力F应为从这里可以看出，由于静摩擦力方向能够改变，数值也有一定的变动范围，滑动摩擦力虽有确定数值，但方向则随相对滑动的方向而改变，因此，讨论使物体维持某一状态所需的外力F的许可范围和大小是很重要的．何时用等号，何时用不等号，必须十分注意．