力矩力矩的平衡课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第,1,章,力,物体的平衡,1.4,共点力作用下物体的平衡,1.4.5,力矩平衡,第1章 力 物体的平衡,1,1.,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,=,0,1.什么是物体的平衡状态？物体在共点力的作用下,2,O,A,B,G,G,F1,F2,OA,为轻质杆，求绳,AB,上的拉力,若考虑,OA,的重力,G1,由于,OA,的重量,G1,与其余三个力为非共点力，就不能用前面学到的知识解题，要用到今天上讲的知识。,OABGGF1F2OA为轻质杆，求绳AB上的拉力若考虑OA,3,一、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。,一、转动平衡、力可以使物体转动：（）门转动时，门上各点绕,4,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,5,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,F,1,和,F,2,作用在杠杆上，杠杆的转动轴过,O,点垂直于纸面，求,F,1,和,F,2,对转动轴的力臂？,F,1,O,A,B,F,2,L,1,L,2,说明,转动轴到力的作用点的距离,不是力臂,。,力臂的找法示例：如图表示有两个力F1和F2作用在杠杆上，杠,6,练习,1,：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1：均匀正方形，边长为a，可绕过C点的水平轴转动，重力的,7,练习,2,：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？,练习2：均匀杆重为G，用水平力F拉住，,8,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,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,9,二、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：,N,m,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。,二、力矩(M)：2.定义式：M=F L3.单位：Nm,10,练习,3,：已知：,AB,BO,OC,CD,2 m,，,F,1,3 N,，,F,2,1 N,，,F,3,2.5 N,，,F,4,4 N,，,F,5,3 N,，,F,6,5 N,，,F,1,与杆成,60,角，,F,2,与杆成,30,角，,F,5,与杆成,45,角，,F,6,与杆成,45,角，求各力的力矩大小。,黑板上画图讲解,练习3：已知：ABBOOCCD2 m，F13 N，,11,（,5,）力矩的正负,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,规定使物体沿逆时针方向转动的力矩为正，使物体沿顺时针方向转动的力矩为负。,（5）力矩的正负,12,练习,4,：试判断,F,1,、,F,2,的力矩方向,黑板上画图讲解,练习4：试判断F1、F2的力矩方向 黑板上画图讲解,13,练习,5,：半径为,R,10 cm,的圆柱体放在倾角为,30,的斜面上，重为,G,100 N,，水平拉力,F,50 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。,黑板上画图讲解,练习5：半径为R10 cm的圆柱体放在倾角为30的斜面上,14,练习,6,：均匀杆长,8 m,，重,320 N,，求重力矩。,黑板上画图讲解,练习6：均匀杆长8 m，重320 N，求重力矩。黑板上画图讲,15,一直角尺可绕过,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,，,F,1,=F,2,=F,3,=10N,F,1,BC,，,F,2,AC,，,F,3,沿着,BC,的方向,(,如图,),，则此三个,力对轴,A,的 力矩,M,1,=,，,M,2,=,，,M,3,=,；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？,A,B,C,F,1,F,2,F,3,30cm,40cm,4,N,m,5,N,m,3,N,m,M,1,M,2,、,M,3,巩固练习,一直角尺可绕过A点垂直纸面的轴转动，直角,16,三,.,力矩的平衡,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,。,平衡条件：,或者表述为：,M,顺,=M,逆,拓展,三个力矩平衡时：,M,顺,=M,逆,动力,动力臂,=,阻力,阻力臂,三.力矩的平衡注意：力矩是表示力对物体的转动作用的物理量，物,17,一般的有固定转动轴物体的平衡条件,M,逆,M,1,M,2,M,顺,M,3,2,2,3,4,2,2,3,4,3,2,3,4,4,2,3,2,2,4,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,一般的有固定转动轴物体的平衡条件 M逆M1M2M顺M3 2,18,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,500N,，,=30,0,。求绳,BA,上的拉力。（设,OA,长为,L),O,A,B,G,F1,F3,F2,C,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,F1,L+F2,1/2L,=,F3,1/2L,代入数据解方程得：,F3=1080N,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,例题：如图，质量分布均匀的OA横梁重80N，可绕O点转动，现,19,