《力矩的平衡条件》导学案2.doc

力距的平衡条件【教学课题】力矩的平衡条件【教学目标】（一）知识教学点力矩平衡条件的应用（二）能力训练点1进一步提高分析物体受力的能力。2应用力矩平衡条件解决实际问题的能力。（三）德育渗透点从力的转动作用出发，建立力矩的概念，培养学生科学抽象的能力从转动平衡的实验研究，训练学生的科学思想方法。（四）美育渗透点通过应用教学，使学生把审美欣赏和审美操作用有机地结合，提高审美的感受力。【课前预习】了解力矩平衡条件的基本概念【教学重难点】1重点力矩平衡条件的应用2难点物体受力分析，力矩平衡方程的建立【教学内容】一、力矩1力和转动轴之间的距离，即从转动轴到力的作用线的距离，叫做力臂。2力矩：定义：力F与其力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。用字母M表示。表达式：MFL。二、物体平衡条件力矩的平衡条件：有固定转动轴物体的平衡条件是力矩的代数和等于零。即M1M2M30。或者：M合0力矩平衡以其广泛的实用性，其难点分布于：（1）从实际背景中构建有固定转动轴的物理模型.（2）灵活恰当地选取固定转动轴.（3）将转动模型从相关系统（连结体）中隔离分析等.实际上一个物体的平衡，应同时满足F合=0和M合=0.共点力作用下的物体如果满足F合=0，同时也就满足了M合=0，达到了平衡状态；而转动的物体只满足M合=0就不一定能达到平衡状态，还应同时满足F合=0方可.三、有固定转动轴物体平衡问题解题步骤1.明确研究对象，即明确绕固定转动轴转动的是哪一个物体.2.分析研究对象所受力的大小和方向，并画出力的示意图.3.依题意选取转动轴，并找出各个力对转动轴的力臂，力矩的大小和方向.4.根据平衡条件（使物体顺时针方向转动的力矩之和等于使物体逆时针方向转动的力矩之和）列方程，并求解.例1. 一个重要特例：请分析杆秤上的刻度为什么是均匀的？解析：杆秤的基本原理是利用力矩平衡条件来称量物体的质量的，其构造如图1所示，主要由秤杆、秤钩、提纽和秤砣构成。图1设秤砣的质量为m0，秤杆和秤钩的质量大小为M0，重心在图2中的C点，当秤钩上不挂任何重物，提起提纽时，秤砣置于A点，杆秤保持水平平衡，由力矩平衡条件可得： （1）图2所以对一确定的杆秤来说，秤杆的质量和重心的位置都是确定的，秤砣的质量也是确定的，所以A的位置也是确定的，由于O是秤钩上不挂任何重物时秤砣所在的位置，所以A点是杆秤的零刻度位置，叫做定盘星。当用杆秤来称量重物P的质量时，秤砣必须置于秤杆上的某一位置D，才能使杆秤保持水平平衡，如图3所示，由力矩平衡条件可得：图3MgM0gm0g （2）由（1）、（2）两式可得即：由上式可以看出：当杆秤称量重物时，秤砣到定盘星A点的距离与重物的质量成正比，尽管秤杆的形状粗细不一，杆秤的重心不在杆秤中点，但杆秤的刻度是均匀的。例2.如下图所示，重G的均匀木杆可绕O轴在竖直平面内转动，现将杆的A端放在光滑地面上的木块上面，杆与竖直方向的夹角为30，用水平力FG/20匀速拉动木块，求杆和木块间的动摩擦因数。解析：要求木块与杆间的动摩擦因数，涉及到木块与杆间的摩擦力，需将木块与杆分隔开，分别进行研究，以杆为分析对象，除O点外，杆的受力情况如图所示，设杆长为L，由M合0，得：GLsin30/2NLsin30fLcos300因fN，上式简化为G/4N/2/20 再以木块为分析对象，杆的A端对木块的摩擦力水平向右，由F合0，FN0 依题意FG/20 解、得0.12小结：以上是两类平衡问题的综合，常用隔离法恰当选择隔离体后分别按单一体的解法求解，与单一体解法不同的是：要留心相关物理量的分析，如上例中，木块对杆的摩擦力与杆对木块的摩擦力的关联性，是一对作用力与反作用力。【随堂练习】1.如图所示，AO是质量为m的均匀细杆，可绕O轴在竖直平面内自由转动.细杆上的P点与放在水平桌面上的圆柱体接触，圆柱体靠在竖直的挡板上而保持平衡.已知杆的倾角为，AP长度是杆长的 1/4，各处的摩擦都不计，则挡板对圆柱体的作用力等于_. 答案: 1/3mgsin2 2.一根木料长5.65 m，把它左端支在地上，竖直向上抬起它的右端时，用力480 N，用相似的方法抬起它的左端时，用力650 N，该木料重_1130_N. 3. 如图所示是一种手控制动器，a是一个转动着的轮子，b是摩擦制动片，c是杠杆，O是其固定转动轴.手在A点施加一个作用力F时，b将压紧轮子，使轮子制动.若使轮