《有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡》.ppt

有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡,1.什么是物體的平衡狀態(tài)？,物體在共點(diǎn)力的作用下，如果保持靜止或者做 勻速直線運(yùn)動(dòng)，我們就說這個(gè)物體處于平衡狀態(tài)。,2.在共點(diǎn)力作用下，物體的平衡條件是什么？,F合 = 0,OA為輕質(zhì)桿，求繩AB上的拉力,若考慮OA的重力,一、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡,、力可以使物體轉(zhuǎn)動(dòng)：,（）門轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，門上各點(diǎn)繞門軸做圓周運(yùn)動(dòng)。,（）電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，葉片上各點(diǎn)都沿圓周運(yùn)動(dòng)，圓周的中心在同一直線上。,、轉(zhuǎn)動(dòng)軸： 物體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的圓心的連線。,、轉(zhuǎn)動(dòng)平衡： 一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的物體，在力的作用下，如果保持靜止（或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)），我們稱這個(gè)物體處于轉(zhuǎn)動(dòng)平衡狀態(tài)。,、物體的平衡狀態(tài)： 包括保持靜止、勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻速轉(zhuǎn)動(dòng)這三種狀態(tài)。,力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用跟什么因素有關(guān)？,舉例1,力越大，力對(duì)物體 的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大,演示,力和轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離越大， 力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用越大,演示,力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用與轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用點(diǎn)的距離沒有必然關(guān)系,即力臂,力臂：從轉(zhuǎn)動(dòng)軸到力的作用線的垂直距離。,力臂的找法 一軸：即先找到轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 二線：找到力的作用線； 三垂直：從轉(zhuǎn)軸向力的作用線作垂線,示例：如圖表示有兩個(gè)力F1和F2作用在杠桿上，杠桿的轉(zhuǎn)動(dòng)軸過O點(diǎn)垂直于紙面，求F1和F2對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力臂？,L1,L2,練習(xí)3：均勻正方形，邊長(zhǎng)為a，可繞過C點(diǎn)的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，重力的力臂多大？在A點(diǎn)施力，如何使力臂最大？如何使力臂最??？力臂能否大于作用點(diǎn)到軸的距離？,練習(xí)4：均勻桿重為G，用水平力F拉住， （1）畫出F和G的力臂， （2）寫出其表達(dá)式， （3）當(dāng)增大時(shí)，它們的力臂各如何變化？,決定物體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的兩個(gè)因素：1.力的大??；2.力臂。,力和力臂的乘積越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大,力 矩,為反映力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用大小而引入力矩的概念,五、力矩(M)： 1.定義：力F和力臂L的乘積叫做力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸的力矩。,2.定義式：,M = F L,3.單位：Nm 讀作“牛米” 注：Nm作為功的單位，叫做焦耳（J），Nm作為力矩的單位不能叫做焦耳（J）,4.物理意義：力矩是表示力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用的物理量。,力矩越大，力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用就越大； 力矩為零，力對(duì)物體不會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)作用。,力矩總是對(duì)某一轉(zhuǎn)軸而言的，對(duì)不同的轉(zhuǎn)軸，同一個(gè)力 的力臂不同，力矩也不同。,練習(xí)5：已知：ABBOOCCD2 m，F(xiàn)13 N，F(xiàn)21 N，F(xiàn)32.5 N，F(xiàn)44 N，F(xiàn)53 N，F(xiàn)65 N，F(xiàn)1與桿成60角，F(xiàn)2與桿成30角，F(xiàn)5與桿成45角，F(xiàn)6與桿成45角，求各力的力矩大小。,（5）力矩的方向 物體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)有兩個(gè)不同的轉(zhuǎn)向，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),練習(xí)6：判斷前面練習(xí)1中各力矩的方向，計(jì)算順時(shí)力矩之和及逆時(shí)針力矩之和。,練習(xí)7：試判斷F1、F2的力矩方向,練習(xí)8：半徑為R10 cm的圓柱體放在傾角為30的斜面上，重為G100 N，水平拉力F50 N，拉住圓柱體的最高點(diǎn)，求：重力和拉力的力矩，并說出它們的方向。,練習(xí)9：均勻桿長(zhǎng)8 m，重320 N，求重力矩。,一直角尺可繞過A點(diǎn)垂直紙面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，直角尺AB 邊的長(zhǎng)度為30cm , BC邊的長(zhǎng)度為40cm ，F(xiàn)1=F2=F3=10N , F1BC ，F(xiàn)2AC ，F(xiàn)3沿著BC的方向 (如圖 )，則此三個(gè) 力對(duì)軸A的 力矩M1= ， M2= ， M3= ；其中使直角尺向逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力 矩有 ，使直角尺向順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩 有 ，試判斷尺能否平衡？,4 Nm,5 Nm,3 Nm,M1,M2 、M3,鞏固練習(xí),杠桿的平衡條件是什么？能否用力矩來表示？,注意：力矩是表示力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用的物理量，物體轉(zhuǎn)動(dòng)方向通常認(rèn)為有順時(shí)針和逆時(shí)針兩個(gè)，使物體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩通常表示為M順，使物體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩通常表示為M逆。,杠桿平衡時(shí)：,M順= M逆（杠桿的平衡只是兩個(gè)力矩的平衡）,拓展三個(gè)力矩平衡時(shí)：,M順= M逆,一般的有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸物體的平衡條件,22 34,22 34,32 34,42,32,24,結(jié)論：使力矩盤沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和等于使力矩盤沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩之和。即M順= M逆,例題：如圖，質(zhì)量分布均勻的OA橫梁重80N，可繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)橫梁處在水平靜止?fàn)顟B(tài)，所掛物體重100N，=300。求繩BA上的拉力。（設(shè)OA長(zhǎng)為L(zhǎng)),解：,以處于平衡的OA桿為研究對(duì)象 O點(diǎn)為轉(zhuǎn)動(dòng)軸 受力分析如圖所示 F1、F2、F3的力臂分別為L(zhǎng)、1/2L、 1/2L M順=M1+M2 M逆=M3 根據(jù)力矩的平衡條件M順= M逆可得 M1+M2 =M3 F1L+F2 1/2L =F3 1/2L 代入數(shù)據(jù)解方程得： F3=280N,解題步驟：,、確定研究對(duì)象,、找到轉(zhuǎn)動(dòng)軸,、受力分析,、找力臂,、判斷各力矩是M順還是M逆,、列力矩平衡方程,、代入數(shù)據(jù)解方程,