人教版高中物理选修2-2-1力矩和力偶ppt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,*,力矩和力偶,力矩和力偶,导入新课,在生活中,我们常看到有许多物体在力的作用下转动。,导入新课 在生活中,我们常看到有许多物体在力的作,力可以使物体转动,力可以使物体转动,开门的时候，如果用力的方向指向门轴，尽管用的力很大，也是无济于事。为什么？,思考与讨论,开门的时候，如果用力的方向指向门轴，尽管用的,1.,知识与能力,了解力矩和力偶的概念,2.,过程与方法,掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。,教学目标,掌握力偶性质,1.知识与能力了解力矩和力偶的概念2.过程与方法掌握力,3.,情感态度与价值观,了解物理学的研究方法,3.情感态度与价值观了解物理学的研究方法,力对点之矩、合力矩定理、力偶的概念和力偶的性质。,理解力偶的性质与等效条件。,教学重难点,重点,难点,力对点之矩、合力矩定理、力偶的概念和力偶的性质。理解力偶的性,2,力偶,1,力矩,本节导航,2力偶1力矩本节导航,1,力矩,1力矩,力对物体转动的影响,不仅跟力的大小有关,而且跟力和转动轴之间的距离有关,.,在离转动轴不远的地方推门,用比较大的力才能把门推开,;,在离转动轴较远的地方推门,用比较小的力就能把门推开,.,力对物体转动的影响,不仅跟力的大小有关,而且跟力和转,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。,用手直接拧螺帽,不易把它拧紧;用扳手来拧,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,。,例如,用扳子拧紧螺母时,加在,A,点的力为,F,从转动轴,O,到力,F,的作用一的距离为,OB,OB,就是,F,的,力臂,.,力和转动轴之间的距离，即从转动轴到力的作用线,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,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,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,思考与讨论,1.,力不为零,如果力矩为零,力矩同样为零,这个力也不会使原来静止的物体发生转动,你能举出几个实例吗,?,2.,一个力的作用点转动轴的距离一定,什么情况下这个力的力臂最大,?,什么情况下这个力的力臂为零,?,思考与讨论1.力不为零,如果力矩为零,力矩同样为零,这个力,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,.,功的单位是焦,也等于牛米,.,力矩的单位虽然是牛米,但是不能称为焦,!,注意,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,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,.,可见,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,.,力矩可以使原来静止的物体向不同的方向转动.例,F1,F2,A,O,B,L1,L2,图中,力,F1,的力矩,M1,具有使杠杆向逆时针方向转动的趋势,力,F2,的力矩,M2,则具有使杠杆向顺时针方向转动的趋势,.,如果这两个力矩的大小相等,杠杆将保持平衡,这就是我们在初中学过的杠杆平衡条件,.,F1F2AOBL1L2 图中,力F1的力矩M1具有,2,力偶,2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。,例如,（图,c,）以及用两个手指拧动水龙头所加的力等等。,（图,a,）司机转动驾驶汽车时两手作用在方向盘上的力；,（图,b,）工人用丝锥攻螺纹时两手加在扳手上的力；,在日常生活和工程实际中经常见到物体受动两个大,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,.,力学上把这种大小相等,方向相反,不共线的两个,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,由实践可知,组成力偶的力越大,或力偶臂越大,人教版高中物理选修2-2-1力矩和力偶ppt课件,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,.,力偶对物体的作用效应与力对物体的作用效应是,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。,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：力偶,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。,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,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。,力偶的作用效果取决于三个因素：构成力偶的力、力偶臂的,例：如图所示，电动机轴通过联轴器与工作轴相连，联轴器上,4,个螺栓,A,、,B,、,C,、,D,的孔心均匀地分布在同一圆周上，此圆的直径,d,150mm,，电动机轴传给联轴器的力偶矩,m,2.5 kNm,，试求每个螺栓所受的力为多少？,例：如图所示，电动机轴通过联轴器与工作轴相连,解,取联轴器为研究对象，作用于联轴器上的力有电动机传给联轴器的力偶，每个螺栓的反力，受力图如图所示。,即,F1,F2,F3,F4,F,则组成两个力偶并与电动机传给联轴器的力偶平衡,设,4,个螺栓的受力均匀,.,解取联轴器为研究对象，作用于联轴器上的力有电动机传给联轴器,由,m,0,，,m,FAC,Fd,0,解得,由 m0，解得,动画：力矩和力偶,动画：力矩和力偶,广 角 镜,“,神五,”,浑身都是发动机,“,神舟五号,”,载人飞船在太空中如何实现变轨,?,一旦出现翻滚,又如何控制它的姿态呢,?,广 角 镜“神五”浑身都是发动机 “神舟五号,“,神舟五号,”,载人飞船不仅在它的下部装有发动机,而且在每个舱段的,“,身上,”,还安装着发动机，有切向装的，也有侧向装的，这究竟是为什么？切向装的发动机主要用来控制载人飞船的姿态。一旦飞船滚动，就启动两个反向的姿态控制发动机，形成一个,“,力偶,”，,控制翻滚。飞船如果出现偏航或者俯仰，航天员或者地面指挥中心就可以启动装在载人飞船侧面的偏航发动机，进行复航。,“神舟五号”载人飞船不仅在它的下部装有发动机,课堂小结,1,：力和力臂的乘积叫做,力矩,(moment of force),M=FL,2,：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),课堂小结1：力和力臂的乘积叫做力矩(moment of fo,3,：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),即,M=F d,3：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,高 考 链 接,1.,：,(2008,年上海高考题,),如图所示，一根木棒,AB,在,O,点被悬挂起来，,AO,OC,，在,A,、,C,两点分别挂有二个和三个砝码，木棒处于平衡状态。如在木棒的,A,、,C,点各增加一个同样的砝码，则木棒（）,A.,绕,O,点顺时针方向转动,B.,绕,O,点逆时针方向转动,C.,平衡可能被破坏，转动方向不定,D.,仍能保持平衡状态,高 考 链 接1.：(2008年上海高考题)如图所示，一根,设木板,AO,段重力,G1,，重心离,O,点,L1,，木板,BO,段重力,G2,，重心离,O,点,L2,，,AO,长度,l,，由力矩平衡条件：,G1L1,2Gl=G2L2,3Gl,，当两边各挂一个钩码后，等式依然成立：,G1L1,3Gl=G2L2,4Gl,，即只要两边所增加挂钩码个数相同，依然能平衡。,解析,答案：,D,设木板AO段重力G1，重心离O点L1，木板BO,课 堂 练 习,1.,如图所示，,T,字形轻质支架,abO,可绕过,O,点的水平轴在竖直平面内自由转动，支架受到图示方向的,F1,、,F2,和,F3,的作用，则关于,O,点,(),A.F1,和,F3,的力矩同方向,.,B.F2,和,F3,的力矩同方向,.,C.,若三个力矩不平衡，为使它平衡，在,a,点施力可使力最小,.,D.,为使加在,a,点的,2N,的力产生最大力矩可使此力方向与,ab,杆垂直,.,AC,课 堂 练 习1.如图所示，T字形轻质支架abO可绕过O点的,2.,力偶的特性是,(),。,A,两个力的大小相等,B,两个力的方向相反,C,两个力的大小不等,D,两个力的方向相同,E,两个力的作用线平行,ABE,2.力偶的特性是()。ABE,3.,力偶使物体产生的转动效应，取决于,(),。,A,二力的大小,B,力偶的大小,C,力偶的转向,D,力的方向,E,二力之间的距离,BC,3.力偶使物体产生的转动效应，取决于(,习题答案,1、,2.27Nm,2、M,1,=2NM；M,2,=6NM,习题答案1、2.27Nm2、M1=2NM；M2=,3、,修表店的师傅有一种称为,“,开表器,”,的工具，调节,“,旋轮,”,可以改变,“,轧扣,”,的距离，以适应直径不同的手表后盖。将调节好的,“,轧扣,”,插入后盖的位于直径的两个方槽。再沿打开后盖的方向旋转工具即可。其原理是,“,轧扣,”,对两个方槽施加力偶。,3、修表店的师傅有一种称为“开表器”的工具，调节“旋轮”可以,人教版高中物理选修2-2-1力矩和力偶ppt课件,