《力矩和力偶》教案1.doc

力矩和力偶【课题名称】力矩和力偶【教学目标与要求】一、知识目标1、了解力矩和力偶的概念；理解力的平移原理；2、掌握力偶性质。二、能力目标掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。三、素质目标1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性质；2、了解力的平移原理；并能解释生活和工程实际问题。四、教学要求1、了解力矩和力偶的概念；2、掌握力偶性质及力的平移原理、应用。【教学课时】2课时教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。【教学重难点】重点：1、力矩和力偶的概念，力偶性质；2、力的平移原理、应用。难点：力偶性质、力的平移原理及应用【教学方法】教学方法：讲练法、演示法、讨论法、归纳法。【教学用具】投影仪、投影片【教学内容】一、 力矩用手直接拧螺帽，不易把它拧紧；用扳手来拧，就容易多了。可见力越大，力和转动轴之间的距离越大，力矩对转动的影响就越大。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。改变物体转动状态的两个要素是力和力臂。在物理学中，把力和力臂的乘积叫做力矩(moment of force)。如果M表示力矩，则有：M = FL。力对物体转动的影响取决于力矩的大小，力矩越大，力对物体的转动作用越大。力为零，力矩也为零，显然不会使原来静止的物体发生转动。力矩的单位是由力和力臂的单位决定的。在国际单位制中,力矩的单位是牛米,符号是Nm。力矩可以使原来静止的物体向不同的方向转动。例如，顺时针转动螺母时，螺母向前，逆时针转动螺母时，螺母向后。讨论力矩时，只说明力矩的大小是不够的，还必须说明力矩是顺时针还是逆时针的。二、力偶在日常生活和工程实际中经常见到物体受动两个大小相等、方向相反，但不在同一直线上的两个平行力作用的情况。力学上把这种大小相等，方向相反，不共线的两个平行力组成的系统,叫做力偶(couple)。力偶两个力的作用线间的距离d叫力偶臂。由实践可知，组成力偶的力越大，或力偶臂越大，则力偶使物体发生转动的效应越强；反之就越弱。这说明力偶的转动效应不仅与两个力的大小有关,而且还与力偶臂的大小有关。因此，我们用力偶中的一个力F与力偶臂d的乘积Fd来度量力偶对物体的转动效应，称为力偶矩(moment of couple)，用符号M表示。即：M = F d。力偶对物体的作用效应与力对物体的作用效应是不同的。原来静止的物体在一个力的作用下可以发生平动，也可以既平动又绕某一轴转动；但一个力偶却只能使原来静止的物体产生转动，而不产生平动。力偶的性质力和力偶是静力学中两个基本要素。力偶与力具有不同的性质：（1）力偶不能简化为一个力，即力偶不能用一个力等效替代。因此力偶不能与一个力平衡，力偶只能与力偶平衡。（2）无合力，故不能与一个力等效；（3）力偶对其作在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关。结论：在同一平面内的两个力偶，只要两力偶的力偶矩的代数值相等，则这两个力偶相等。这就是平面力偶的等效条件。 根据力偶的等效性，可得出下面两个推论：推论1：力偶可在其作用面内任意移动和转动，而不会改变它对物体的效应。 推论2：只要保持力偶矩不变，可同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长度，而不会改变它对物体的作用效应。力偶的作用效果取决于三个因素：构成力偶的力、力偶臂的大小、力偶的转向。故在平面问题中用一带箭头的弧线来表示如图所求，其中箭头表示力偶的转向，m表示力偶矩的大小 m表示。【课程小结】1力矩是力使物体绕某一点转动效应的度量。力矩的大小等于力与矩心到力的作用线的垂直距离的乘积，力矩的转向用正、负号来表示；因而在平面问题中，力矩可看成是代数量。2力偶是由大小相等、方向相反、作用线平行但不重合的两个力所组成的一个特殊力系。力和力偶是力学中两个最基本的机械作用量。力对刚体作用一般都有移动和转动两种效应； 3力偶在任一轴上的投影恒等于零；力偶对其作用面内任一点的矩恒等