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文档简介

物理教案力矩平衡条件的应用 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
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