《有固定转动轴物体的平衡》.ppt

有固定转动轴物体的平衡,1.什么是物体的平衡状态？,物体在共点力的作用下，如果保持静止或者做 匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态。,2.在共点力作用下，物体的平衡条件是什么？,F合 = 0,OA为轻质杆，求绳AB上的拉力,若考虑OA的重力,一、转动平衡,、力可以使物体转动：,（）门转动时，门上各点绕门轴做圆周运动。,（）电风扇转动时，叶片上各点都沿圆周运动，圆周的中心在同一直线上。,、转动轴： 物体转动时，各点做圆周运动的圆心的连线。,、转动平衡： 一个有固定转动轴的物体，在力的作用下，如果保持静止（或匀速转动），我们称这个物体处于转动平衡状态。,、物体的平衡状态： 包括保持静止、匀速直线运动、匀速转动这三种状态。,力对物体的转动作用跟什么因素有关？,举例1,力越大，力对物体 的转动作用越大,演示,力和转动轴的距离越大， 力对物体的转动作用越大,演示,力对物体的转动作用与转动轴到力的作用点的距离没有必然关系,即力臂,力臂：从转动轴到力的作用线的垂直距离。,力臂的找法 一轴：即先找到转动轴； 二线：找到力的作用线； 三垂直：从转轴向力的作用线作垂线,示例：如图表示有两个力F1和F2作用在杠杆上，杠杆的转动轴过O点垂直于纸面，求F1和F2对转动轴的力臂？,L1,L2,练习3：均匀正方形，边长为a，可绕过C点的水平轴转动，重力的力臂多大？在A点施力，如何使力臂最大？如何使力臂最小？力臂能否大于作用点到轴的距离？,练习4：均匀杆重为G，用水平力F拉住， （1）画出F和G的力臂， （2）写出其表达式， （3）当增大时，它们的力臂各如何变化？,决定物体转动效果的两个因素：1.力的大小；2.力臂。,力和力臂的乘积越大，力对物体的转动作用就越大,力 矩,为反映力对物体的转动作用大小而引入力矩的概念,五、力矩(M)： 1.定义：力F和力臂L的乘积叫做力对转动轴的力矩。,2.定义式：,M = F L,3.单位：Nm 读作“牛米” 注：Nm作为功的单位，叫做焦耳（J），Nm作为力矩的单位不能叫做焦耳（J）,4.物理意义：力矩是表示力对物体的转动作用的物理量。,力矩越大，力对物体的转动作用就越大； 力矩为零，力对物体不会有转动作用。,力矩总是对某一转轴而言的，对不同的转轴，同一个力 的力臂不同，力矩也不同。,练习5：已知：ABBOOCCD2 m，F13 N，F21 N，F32.5 N，F44 N，F53 N，F65 N，F1与杆成60角，F2与杆成30角，F5与杆成45角，F6与杆成45角，求各力的力矩大小。,（5）力矩的方向 物体绕轴转动有两个不同的转向，顺时针转动或逆时针转动,练习6：判断前面练习1中各力矩的方向，计算顺时力矩之和及逆时针力矩之和。,练习7：试判断F1、F2的力矩方向,练习8：半径为R10 cm的圆柱体放在倾角为30的斜面上，重为G100 N，水平拉力F50 N，拉住圆柱体的最高点，求：重力和拉力的力矩，并说出它们的方向。,练习9：均匀杆长8 m，重320 N，求重力矩。,一直角尺可绕过A点垂直纸面的轴转动，直角尺AB 边的长度为30cm , BC边的长度为40cm ，F1=F2=F3=10N , F1BC ，F2AC ，F3沿着BC的方向 (如图 )，则此三个 力对轴A的 力矩M1= ， M2= ， M3= ；其中使直角尺向逆时针方向转动的力 矩有 ，使直角尺向顺时针方向转动的力矩 有 ，试判断尺能否平衡？,4 Nm,5 Nm,3 Nm,M1,M2 、M3,巩固练习,杠杆的平衡条件是什么？能否用力矩来表示？,注意：力矩是表示力对物体的转动作用的物理量，物体转动方向通常认为有顺时针和逆时针两个，使物体顺时针转动的力矩通常表示为M顺，使物体逆时针转动的力矩通常表示为M逆。,杠杆平衡时：,M顺= M逆（杠杆的平衡只是两个力矩的平衡）,拓展三个力矩平衡时：,M顺= M逆,一般的有固定转动轴物体的平衡条件,22 34,22 34,32 34,42,32,24,结论：使力矩盘沿顺时针方向转动的力矩之和等于使力矩盘沿逆时针方向转动的力矩之和。即M顺= M逆,例题：如图，质量分布均匀的OA横梁重80N，可绕O点转动，现横梁处在水平静止状态，所挂物体重100N，=300。求绳BA上的拉力。（设OA长为L),解：,以处于平衡的OA杆为研究对象 O点为转动轴 受力分析如图所示 F1、F2、F3的力臂分别为L、1/2L、 1/2L M顺=M1+M2 M逆=M3 根据力矩的平衡条件M顺= M逆可得 M1+M2 =M3 F1L+F2 1/2L =F3 1/2L 代入数据解方程得： F3=280N,解题步骤：,、确定研究对象,、找到转动轴,、受力分析,、找力臂,、判断各力矩是M顺还是M逆,、列力矩平衡方程,、代入数据解方程,