力矩 有固定转动轴物体的平衡条件教学案.doc

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MFL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=FL。单位；牛顿米。计算力矩，关键是正确找到力臂。3有固定轴的物体的平衡状态：静止或匀速转动。4.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；M顺=M逆2、典型问题1、生活中，我们常见到使物体发生转动的例子，比如用手推开门、用扳手拧螺帽、用铁棒撬开路面上的障碍物等等，那么在这些转动中，你认为有哪些因素决定了物体的转动效果呢？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： 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。 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： 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。 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 = FL （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1234F（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，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一般步骤：（1）确定研究对象（有固定转动轴物体）；（2）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；（3）根据力矩平衡条件建立方程（ M合0 或 M顺M逆 ）；（4）求解方程，并对结果进行必要的讨论。过程测评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) CE2.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”。3.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： ()(A) 因为F1F2，所以M1M2； (B) 因为F1F2，所以M1M2 ；(C) 因为F1L1=F2L2，所以M1=M2 ；(D) 无法判断M1和M2的大小 。4.火车车轮的边缘和制动片之间的摩擦力是5000N，如果车轮的半径是0.45m，则摩擦力的力矩为_ Nm 。5.如图所示是一根弯成直角的杆，它可绕O点转动，杆的OA段长30cm，AB段长40cm。现用F=10N的力作用在杆上，要使力F对轴O逆时针方向的力矩最大，F应怎样作用在杆上? 画出示意图，并求出力F的最大力矩。6.如图1所示，ON杆可以在竖直平面内绕O点自由转动，若在N端分别沿图示方向施加力F1、F2、F3，杆均能静止在图示位置上。则三力的大小关系是： ()(A) F1=F2=F3 ； (B) F1F2F3 ；(C) F2F1F3 ； (D) F1F3F2 。7、如图所示，一根均匀直杆OA可绕轴O转动。为了测量杆的质量，用一个F12N的水平力作用于杆的A端处，此时发现该直杆静止在与竖直方向成300角的位置。问：杆的重力是多大？8.如图所示，一块质量M6kg的招牌，悬挂在一质量m=1kg的均质横杆OA上，横杆可绕通过O点且垂直于纸面的固定轴自由转动，它的另一端用细钢丝BA拉住，使它保持在水平位置，细钢丝与横杆的夹角300。求钢丝对横杆的拉力F？行为改进跟进作业(一)9.如图所示，一根质量为M的均匀铁棒，它可以绕O点自由转动，现用力F沿水平方向将OA棒缓慢地从位置a拉到图示b位置的过程中，以下说法正确的是：（ ） A、重力不变，重力力臂不变，重力力矩变小； B、重力不变，重力力臂变长，重力力矩变大； C、F不变，F的力臂变长，F的力矩变大； D、F变大，F的力臂变短，F的力矩变大。10.如图所示，要使重球翻上台阶，作用力应该作用在球面上的什么地方、沿什么方向才最省力？请在图上画出。(铅笔作图)11.一根木料长3m，提起它的右端要用600N的力；提起它的左端要用800N的力。问：这根要料有多重？这根木料重心在何处？12.一个简单的起重机结构示意图如图所示。设均匀杆OB长为L，重为G1，B端所挂物件的重力为G2。杆可绕过O点且垂直于纸面的轴自由转动。杆的B端用轻质钢绳紧拉，系于地面上的A点。杆与地面成600角，钢绳与地面成300角。此时钢绳AB的拉力对O点的力臂为_；悬挂物体轻质钢绳的拉力对O点的力矩为_，钢绳AB的拉力为_。13.单臂斜拉桥如图所示，均匀桥板重为G。可绕通过O点的且垂直于纸面的轴转动。三根平行钢索与桥面成= 30角，间距AB=BC=CD=DO，如果每根钢索所受的拉力大小相等，求拉力的大小？14.道路上有时使用的交通指示牌及其支架如图所示，若指示牌的质量为5Kg,它悬挂在长度为3m的水平杆AB的一端。杆CD的长度为2m